1、杠杆平衡一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1如图所示，用不同的机械匀速提升同一物体时，最省力的是（不计机械自重和摩擦）（）ABCD【答案】D【解析】【分析】【详解】如图所示，物体重力为G，不计机械自重和摩擦，则各图的力F大小分别如下：A图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，则F1=2G；B图中为斜面，在直角三角形中，30角所对的直角边h为斜边s的一半，不计机械自重和摩擦，总功与有用功相等，则F2s=Gh所以C图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轮上，则D图中为杠杆，O 为支点，动力臂为3l，阻力臂为l，由杠杆平衡条件可得F43l=Gl即由此可得，最省力的为F4。故选D。2工人师傅利用如
2、图所示的两种方式，将重均为 400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一 段距离F1、F2始终沿竖直方向；图甲中 BO=2AO，图乙中动滑轮重为 50N，重物上升速度 为 0.02m/s不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( ) A甲方式 F1由 150N 逐渐变大B乙方式 F2的功率为 3WC甲乙两种方式都省一半的力D乙方式中滑轮组的机械效率约为 88.9%【答案】D【解析】【详解】A由图知道，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力F1 的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：所以，动力F1 的大小始终不变，故A错误；BC由于在甲图中， OB=2OA，即动力臂为阻力臂
3、的2倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即由图乙知道，承担物重是绳子的段数是n=3，不计绳重和摩擦，则，即乙中不是省力一半；所以，绳子的自由端的速度是：v绳 =0.02m/s3=0.06m/s，故乙方式F2 的功率是：P=F2 v绳 =150N0.06m/s=9W，故BC错误；D不计绳重和摩擦，乙方式中滑轮组的机械效率是：故D正确3如图所示，在一个轻质杠杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，使杠杆保持平衡，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中（ ）AF先变小后变大BF逐渐变大C动力臂逐渐变小D动力臂逐渐变大【答案】A【解析】【分析】杠杆平衡条件及
4、应用。【详解】杠杆在图中所示位置平衡，阻力（重物对杠杆的拉力）及阻力臂大小不变；动力F由图中所示位置转动至水平方向的过程中，当动力F的方向与杠杆垂直时，动力F的力臂最长，因此动力F的力臂先增大后减小，由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，动力先变小后变大。故选A。【点睛】中等题.失分的原因是：不知道动力方向变化的过程中阻力和阻力臂的大小不变；不会画动力在不同位置时的动力臂；不会利用杠杆平衡条件通过动力臂的变化分析出动力的变化；不知道当动力与杠杆垂直时，动力臂最大，动力最小。4如图所示，将重150N的甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂乙物体，杠杆在水平位置平衡，已知：乙物体所受重力为
5、30N，甲物体的底面积为0.2m2，g取10N/kg。下列说法正确的是（） A甲物体对杠杆的拉力为10NB杠杆对甲物体竖直向上的拉力为60NC甲物体对水平地面的压强为750PaD水平地面对甲物体的支持力为60N【答案】D【解析】【分析】【详解】对物体甲受力分析，甲受到重力、地面给甲的支持力、杠杆施加的拉力的作用，其中杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力，地面给甲的支持力和甲给地面的压力为一对相互作用力。AB根据杠杆平衡条件可知杠杆A端受到物体的拉力与OA的乘积等于乙给B端的拉力与OB的乘积相等，则有即甲对杠杆的拉力为90N，杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力，故AB项错误
6、；CD甲给地面的压力等于地面给甲的支持力为则甲物体对水平地面的压强故C项错误，D项正确。故选D。5如图甲是制作面团的情景，把竹竿的一端固定在绳扣中，人骑在另一端施加一个向下的大小为F的力，面团被不断挤压后变得更有韧性，图乙为压面团原理图关于压面团过程的叙述正确的是（ ）A面团对杆的作用力方向向下B面团对杆的作用力大小等于FC面团被压扁说明力能使物体发生形变DA点向下移动的距离小于B点向下移动的距离【答案】C【解析】【分析】【详解】A杆对面团的作用力向下，面团对杆的作用力向上，故A错误；B由于面团B点到支点C的距离小于A点到C的距离，根据杠杆定律F1L1=F2L2，可知面团对杆的作用力大于F，故
7、B错误；C面团被压扁说明力能使物体发生形变，故C正确；DC为支点，A点向下移动的距离大于B点向下移动的距离，故D错误；故选C。6如图所示，杠杆可绕O点转动，力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直；在将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B的过程中，力F（ ）A变大B变小C不变D先变大后变小【答案】A【解析】【分析】解答此题，首先要判断杠杆的五要素中，有哪些要素发生了变化，然后再利用杠杆的平衡条件进行分析。【详解】将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B，动力臂不变，阻力G的力臂变大，而阻力不变，根据杠杆平衡条件分析得出动力变大。故选A。7如图所示为一轻质杠杆。机翼模型固定在直杆上，它们总重 6N，直杆挂在杠杆上并保持
8、与杠杆垂直。同一弹簧测力计在不同情形下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。下列说法中正确的是（）A测力计在a位置时的示数为 1.5NB测力计从a位置转到b 位置后，示数将会变小C测力计在a位置时示数为Fa，移至c位置时示数为Fc，则 FaFc=41D测力计在c位置时，对模型水平向右吹风，示数将会变大【答案】C【解析】【分析】【详解】A我们将杠杆左边受到的拉力定义为阻力，右边受到的拉力定义为动力。因为动力臂为阻力臂的，根据杠杆平衡条件我们可以知道，动力应为阻力6N的4倍，即为24N，A选项错误，不符合题意；B测力计a位置时，动力臂等于支点到力的作用点的距离；当测力计在b位置时，动力臂与支点到力的作用点
9、的距离为直角三角形的一条直角边与斜边的关系，即测力计从a位置转到b位置，动力臂变小了。根据杠杆平衡条件可以知道，在阻力与阻力臂均不变的情况下，动力臂减小，要使杠杆继续平衡，动力应该增大。B选项错误，不符合题意；C当测力计从a位置转到c位置时，动力臂变为原来的4倍。由杠杆平衡条件可以知道，在阻力与阻力臂均不变的情况下，动力臂变为原来的4倍，要使杠杆继续平衡，动力应变为原来的，即FaFc=41。C选项正确，符合题意；D对模型向右吹风，根据流体压强与流速的关系可以知道，模型会受到一个向上的升力，即杠杆左边受到的拉力会减小。根据杠杆平衡条件可以知道，在力臂均不变的情况下，阻力减小了，要使杠杆继续平衡，
10、动力也应减小。D选项错误，不符合题意。故选C。8小明做探究杠杆平衡条件的实验时将手中的5个钩码挂成了如图所示的情况，则（ ）A由图可以得到杠杆平衡条件为F1L1=F2L2B小明在F1和F2的下方各再挂一个钩码杠杆仍能平衡C小明取下F1下的一个钩码并将F2的钩码取下杠杆仍能平衡D小明取下F2下的钩码并将F3的钩码向右移至20cm处杠杆仍能平衡【答案】D【解析】【分析】【详解】A假设一个钩码的重力为GF1=2G，F2=G，F3=2G各力力臂为L1=20，L2=10，L3=15F1L1=2G20=40GF2L2=G10=10GF3L3=2G15=30G杠杆平衡的条件为F1L1=F2L2+F3L3故A
11、不符合题意；B在F1和F2的下方各再挂一个钩码后F1L1=3G20=60GF2L2=2G10=20GF3L3=2G15=30GF1L1F2L2+F3L3杠杆失去平衡，故B不符合题意；C取下F1下的一个钩码并将F2的钩码取下后F1L1=G20=20GF2L2=0F3L3=2G15=30GF1L1F绳拉力L右杠杆左端下沉。故A、B、C不符合题意，D符合题意。故选D。19如图是上肢力量健身器示意图，杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，配重的重力为120牛，重力为500牛的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F1时，杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力为85牛，在B点施加竖直向下的拉力为F2时，杠杆
12、仍在水平位置平衡，配重对地面的压力为60牛。已知，杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计，下列说法正确的是（）A配重对地面的压力为50牛时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为160牛B配重对地面的压力为90牛时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为120牛C健身者在B点施加400牛竖直向下的拉力时，配重对地面的压力为35牛D配重刚好被匀速拉起时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为540牛【答案】C【解析】【分析】【详解】当配重在地面上保持静止状态时，它受到的绳子的拉力为由图知动滑轮上有2段绳子承担物重，因此杠杆A点受到的拉力根据杠杆的平衡条件得到即因为 所以则即当压力为85N时当压力为60N时因为
13、所以解得A当配重对地面的压力为50N时，B点向下的拉力为故A错误；B当配重对地面的压力为90N时，B点向下的拉力为故B错误；C健身者在B点施加400N竖直向下的拉力时，根据可得 解得故C正确；D配重刚好被拉起，即它对地面的压力为0，根据可得因为人的最大拉力等于体重500N，因此配重不可能匀速拉起，故D错误。故选C。20如图所示，轻质杠杆MON及支架是一个固连在一起的整体，且能绕O点转动，图中正方体D通过细线与N点相连且与水平地面的接触面积S为810-2m2。当物体A的质量为8kg时，杠杆在水平位置上平衡，物体D对水平地面的压强p1为4000Pa；当把物体A换成质量为30kg的物体B，支点移至，
14、使时，杠杆仍在水平位置上平衡，物体D对水平地面的压强为p2；此时用物体C替换物体B，杠杆仍在水平位置上平衡，物体D对水平地面的压强为0，（杠杆、支架和托盘的重力不计，g取I0N/kg） 则下列结论正确的是（）A物体C的重力为300NB物体D的质量为32kgCp2为500PaD物体C对托盘的压力为40N【答案】C【解析】【分析】【详解】当放物体A时，地面对物体的支持力等于物体对地面的压力此时杠杆受到的拉力根据杠杆平衡条件可知解得则物体D的质量故B错误；放物体C时，D对地面的压强为0，此时支持点在，根据杠杆的平衡条件可知则故A错误；物体C对托盘的压力等于C的重力为330N，故D错误；当放上物体B时
15、，根据杠杆的平衡条件可知则则物体D对地面的压强故C正确。故选C。21如图甲，轻质杠杆AOB可以绕支点O转动，A、B两端分别用竖直细线连接体积均为1000cm3的正方体甲、乙，杠杆刚好水平平衡，已知AO:OB=5:2；乙的重力为50N，乙对地面的压强为3000Pa甲物体下方放置一足够高的圆柱形容器，内装有6000cm3的水(甲并未与水面接触)，现将甲上方的绳子剪断，甲落入容器中静止，整个过程不考虑水溅出,若已知圆柱形容器的底面积为200cm2，则下列说法中正确的是（ ）A杠杆平衡时，乙对地面的压力为50NB甲的密度为2103kg/m3C甲落入水中静止时，水对容器底部的压强比未放入甲时增加了400
16、PaD甲落入水中静止时，水对容器底部的压力为14N【答案】C【解析】【分析】【详解】A乙的边长L乙=10cm=0.1m，乙的底面积S乙= L乙2=（0.1m）2=0.01m2，杠杆平衡时，乙对地面的压力F乙=p乙S乙=3000Pa0.01m2=30N，故A错误；B地面对乙的支持力和乙对地面的压力是相互作用力，地面对乙的支持力F乙支持= F乙=30N，B端受到的拉力FB=G乙-F乙支持=50N-30N=20N，由杠杆的平衡条件可知G甲OA=FBOB，G甲=8N，甲的密度甲=0.8103kg/m3故B错误；C因为甲水，甲落入水中静止时，处于漂浮状态，F浮甲= G甲=8N，排开水的体积V排甲=810
17、-4m3，甲落入水中静止时水面上升的高度h=0.04m，水对容器底部的压强比未放入甲时增加了p=gh=1103kg/m310N/kg0.04m=400Pa，故C正确；D原来容器中水的深度h=30cm=0.3m，甲落入水中静止时，水的深度h1= h+h=0.3m+0.04m=0.34m，甲落入水中静止时，水对容器底部的压强p1=gh1=1103kg/m310N/kg0.34m=3400Pa，甲落入水中静止时，水对容器底部的压力F= p1S容=3400Pa20010-4m2=68N，故D错误22如图所示，杠杆在水平位置平衡下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是（）A两侧钩码同时向外移一格B两侧钩码同时向内移一格C在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码D左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格【答案】D【解析】【分析】【详解】设一个钩码的重力为G，横梁上一个格的长度为l，原来杠杆处于平衡状态，则有A两侧钩码同时向外移一格,左边为右边为杠杆右端下沉，故A项不符合题意；B两侧钩码同时向内移一格，左边为右边为杠杆左端下沉，故B项不符合题意；C同时加挂一个相同的钩码，左边为右边为杠杆左端下沉，故C项不符合题意；D左侧增加一个钩码，右侧钩码向外移一格，左边为右边为杠杆平衡，故D项符合题意。故选D。
