2020年中考物理素养突破专题17杠杆物理问题试题及解析
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2020年中考物理素养突破专题17杠杆物理问题试题及解析

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资料简介
2020 年中考物理素养突破专题 17 杠杆物理问题试题 题号 一、填 空题 二、选 择题 三、作 图题 四、实 验,探 究题 五、计 算题 总分 得分 一、填空题 (每空? 分,共? 分) 1、如图,AB 为轻质杠杆,O 为悬点,放在水平面上的物体 M 用细线悬挂在杠杆 A 端.已知 OA:OB=1:2,M 的密度为 3 ×103kg/m3,体积为 8×10﹣3m3.物体的重力为____N.当 B 端悬挂一个质量为 10kg 重物时,杠杆水平平衡,则物体 M 对水平面的压力为   N(g 取 10N/kg). 二、选择题 (每空? 分,共? 分) 2、图所示的简单机械中,属于费力杠杆的是(  ) A.道钉撬 B.火钳 C.钢丝钳 D.天平 3、如图所示的杠杆,动力 F 的力臂是( ) A.OD B.OF C.OA D.OC 4、人们应用不同的简单机械来辅助工作,正常使用下列简单机械时说法正确的是( ) A.筷子可以省距离 B.所有剪刀都一定省力 C.定滑轮可以省力 D.撬棒越短一定越省力 5、在如图所示的四种用具中,正常使用时属于费力杠杆的是(  ) A.修树剪子 B.核桃夹子 C.取碗夹子 D.羊角锤子 6、如图是一个杠杆式简易起吊机,它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向,杠杆 OBA 可绕 O 点转动,重物通过绳 子对杠杆的拉力为阻力.图中能够正确表示动力臂的是( ) A.l1 B.l2 C.l3 D.l4 7、如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图.下列说法中正确的是( ) 评卷人 得分 评卷人 得分A.刀刃很薄,可以增大压力; B.铡刀实质上是一种费力杠杆 C.甘蔗放在 a 点比 b 点更易被切断 D.手沿 F1 方向用力比沿 F2 方向更省力 8、已知ρ铁=7.9×103kg/m3,ρ铝=2.7×103kg/m3,如图所示,A 端挂的实心铁块,B 端挂的实心铝块,两金属块均浸 没在水中,等臂杠杆平衡,若将两个盛水杯撤去,则(  ) A.A 端向下,B 端向上 B.A 端向上,B 端向下 C. A 端向下,B 端向下 D. A 端向上,B 端向上 三、作图题 (每空? 分,共? 分) 9、如图所示,杠杆的 N 端挂一重物,在 M 点施加一个最小的动力使杠杆平衡.试画出这个最小的动力 F1、动力臂 L1 和杠杆受到的阻力 F2. 10、如图所示,轻质杠杆 OA 能绕 O 点转动,请在杠杆中的 A 端画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力 F 的示意图(要求 保留作图痕迹).    11、如图所示,画出使杠杆 AB 在如图位置静止时所用最小力 F 的作用点和方向.    12、如图甲所示,钢丝钳可以看成是两个杠杆的组合,图乙是其中的一个杠杆.用钢丝钳剪铁丝时,将铁丝放在 A 处 还是 B 处更省力呢?请在图乙中你认为更省力的位置处画出阻力 F2 的示意图和动力 F1 的力臂.   13、在西昌到成都的 T8866 次列车上,一乘务员需要把如图所示的手推车前轮推上一个小台阶,请画出他施加在把手 E 处的最小力 F 和其力臂 L. 14、如图是一轻质杠杆,O 是支点,为了使杠杆在此位置平衡,请画出在 A 点所施加的最小动力 F 及其力臂 L. 评卷人 得分 15、如图所示,一重为 G 的均匀杠杆,可绕 O 点上下转动,若让杠杆静止在图示位置,请画出作用在 A 点的最小作用 力及杠杆所受重力的示意图. 16、如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图,O 为支点,请画出 F1、F2 的力臂 L1 和 L2. 17、如图所示,杠杆 OA 在动力 F1 作用下处于静止状态,请你画出阻力 F2 及阻力臂 L2. 18、在图中画出力 F 对支点 O 的力臂。 四、实验,探究题 (每空? 分,共? 分) 19、探究杠杆的平衡条件. (1)杠杆两端的螺母作用是__ __. (2)小明用如图甲所示装置,进行实验并收集了下表中的数据,分析数据可知,杠杆的平衡条件是__ __. 实验 次数 动力 F1/N 动力臂 l1/m 阻力 F2/N 阻力臂 l2/m 1 0.5 0.2 1.0 0.1 2 1.0 0.15 1.5 0.1 3 3.0 0.1 2.0 0.15 (3)小明又用图乙装置进行实验,请在图中画出拉 F 的力臂,弹簧测力计的读数应是__ (一个钩码重 0.5 N) (4)如图丙所示,小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币,杠杆仍在水平位置平衡.她用刻度尺测出 l1 和 l2,则 2l1__ __(填“>”“<”或“=”)3l2. 【拓展】探究了杠杆的平衡条件后,小红对天平上游码的质量进行了计算,她用刻度尺测出 L1 和 L2(如图丁所示),则 游码的质量为_ _g. 20、如图所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置. 评卷人 得分(1)实验前没挂钩码时,杠杆静止的位置如图甲所示,此时应将螺母向____调节,使杠杆在水平位置平衡. (2)杠杆平衡后,小李在左右两侧分别挂上钩码,如图乙所示,杠杆的____端会下沉,要使杠杆重新在水平位置平衡, 在不改变钩码悬挂点的位置和较少钩码的前提下,只需将左侧的钩码去掉____个即可. (3)小李和小王又分别设计了两种实验方案,小李的方案如图丙所示,小王的方案如图丁所示.你认为____的实验方案 更好,请说明你的理由__ __. (4)实验中小王发现:如果在杠杆的 O 点用弹簧测力计施加一个向上的力,这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡? 请说明理由__ __. (5)如图戊所示,若不在 D 点挂钩码,改用弹簧测力计在 D 点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从 a 位 置转到 b 位置时,其示数大小将__ __.       戊               己 (6)小明组在实验中,发现用如图己装置的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师建议同学们不 宜采用这种方式,主要是因为__ _(填字母). A.一个人无法独立操作 B.力臂与杠杆不重合 C.力和力臂数目过多,不易得出结论 D.杠杆受力不平衡 21、在探究杠杆平衡条件的实验中: (1)小明把杠杆支在支架上,若杠杆左端下沉,可调节左端的平衡螺母向____端移动,使杠杆在水平位置平衡. (2)如图甲所示,在杠杆右侧 B 处挂两个相同的钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,应在杠杆左侧 A 处挂____个相同的 钩码. (3)如图乙所示,用弹簧测力计在 C 处竖直向上拉,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,杠杆仍然在水平位置平衡,弹簧测 力计的示数_________(填“变大”“不变”或“变小”),原因是__ __. (4)探究过程中,如图丙在杠杆左端某一固定位置挂一个重力 G=2.5 N 的物体,在杠杆右端不同位置处施加不同的竖 直向下的力 F,保证杠杆处于平衡状态.根据多次测量的 F、L 数据,画出 F 和 的图线如图丁,由图丁可得出杠杆平 衡的条件是 F 与 L 成__ __,根据杠杆平衡条件,可求出重力 G 的力臂是____m. 五、计算题 (每空? 分,共? 分) 22、如图所示,A 为直立固定的水管,底部活塞 B 与水管接触良好且无摩擦,其中装入适量的水,水不会流出,活塞 与水管壁间没有摩擦。活塞通过竖直硬杆与轻质杠杆 OCD 的 C 点相连,O 为杠杆的固定转轴。一个滑轮组,其自由端 与杠杆的 D 点相连。滑轮组下面挂着一个重为 G 的物体 E。当水对活塞的压强为 4×103Pa 时,杠杆在水平位置平衡。 已知 OC:CD=1:2,活塞 B 的横截面积为 30cm2,活塞与硬杆总重为 3N。动滑轮自重为 2N。不计绳重和摩擦。求:(1)容 器中水受到的重力 ;(2)物体 E 的质量。(g=10N/kg) 评卷人 得分23、如图甲所示装置中,物体甲重 G 甲=150 N,动滑轮重 G 轮=50 N,人重 G 人=650 N.轻杆 AB 可以绕 0 点转动,且 OA:OB=5:9.不计轴摩擦和绳重,当轻杆 AB 在水平位置时,整个装置处于平衡状态,地面对物体乙的支持力为 F1=210 N.求: (1)物体乙受到的重力 G 乙; (2)用物体丙替换物体甲,并在物体乙的下方连接一个弹簧,如图乙所示,当轻杆 AB 在水平位置时,整个装置处于 平衡状态,弹簧对物体乙的作用力为 F2=780 N.此时地面对人的支持力 F3 参考答案 一、填空题 1、200N。40N。 【解析】设杠杆 A 端受到向下的拉力为 F,则 FOA=GOB OA:OB=1:2, OB=2OA FOA=G×2OA F=2G=2mg=2×10kg×10N/kg=200N 对于放在水平面上的物体 M,受到重力 GM=ρVg=3×103kg/m3×8×10﹣3m3×10N/kg=240N 地面对物体的支持力用 N 表示,则 GM=N+ F N= GM- F=240N-200N=40N 二、选择题 2、B 【解析】道钉撬是省力杠杆;火钳是费力杠杆;钢丝钳是省力杠杆;天平是等臂杠杆。 3、 D 【解析】力臂的定义:支点到力的作用线的垂直距离。与动力对应的力臂叫动力臂,与阻力对应的力臂叫阻力臂。题 目要求动力 F 的力臂,则从支点向动力 F 的作用线作垂线即 OC,故选 D。 4、A 【解析】A.用筷子夹菜时,动力臂小于阻力臂,所以是一个费力杠杆,费力但省距离,故 A 正确; B.剪铁皮用的剪刀,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆; 理发用的剪刀,在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆; 所以,剪刀有省力的,也有费力的,故 B 错误;C.定滑轮在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不省力,故 C 错误; D.撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;在其它条件不变时,省力的多少取决于动力臂的长短,撬棒 越短动力臂越小,越费力,故 D 错误。 5、C 【解析】杠杆有三个种类即省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。 省力杠杆特点是动力臂大于阻力臂; 费力杠杆特点是动力臂小于阻力臂; 等臂杠杆特点是动力臂等于阻力臂。 根据这个特点可知属于费力杠杆的是 C 6、B 【解析】加在杠杆 B 点的绳子对杠杆的拉力为动力,O 点到这个力的作用线的距离为力臂 l2 7、C 【解析】A.刀刃很薄,说明受力面积小,可以增大压强; B.用铡刀切割物体,手用力的力臂大于阻力的力臂,实质上是一种省力杠杆; C.甘蔗放在 a 点比 b 点更易被切断; D.手沿 F1 方向用力比沿 F2 方向更费力。 8、B 【解析】两个盛水杯不撤去,等臂杠杆平衡。 设 A 端受到向下的拉力为 FA、B 端受到向下的拉力为 FB 根据杠杆平衡条件有 FA OA=FB OB 由于 OA=OB,所以 FA =FB 根据浮力公式得到 FA =G 铁-ρ水 gV 铁=ρ铁 gV 铁-ρ水 gV 铁=(ρ铁-ρ水)gV 铁 FB = G 铝-ρ水 gV 铝=G 铝-ρ水 gV 铝=(ρ铝-ρ水)gV 铝 V 铁/V 铝=(ρ铝-ρ水)/(ρ铁-ρ水)=(2.7×103-ρ水)/(7.9×103-ρ水) 所以 V 铁<V 铝 若将两个盛水杯撤去, 设 A 端受到向下的拉力为 FAA、B 端受到向下的拉力为 FBB FAA=ρ铁 V 铁 g=7.9×103V 铁 g FBB=ρ铝 V 铝 g=2.7×103V 铝 g FAA/ FBB=7.9×103V 铁 g/2.7×103V 铝 g =(7.9×103/2.7×103) ×[(2.7×103-ρ水)/(7.9×103-ρ水)] =(7.9/2.7) ×(1.7/6.9) =1343/1863<1 所以 FAA<FBB 所以 A 端向上,B 端向下。 三、作图题 9、如如所示。 【解析】力臂是指从支点向力的作用线作垂线,垂线段即为力臂. 根据公式 F1L1=F2L2 可以知道,力和力臂成反比,要想力最小,必须力臂最长,即作用在 M 点时力 F1 最小,力的方向向 右下方. 由图可知,O 为支点,重物 G 对杠杆的拉力为阻力,方向竖直向下,由支点向阻力作用线引垂线即为阻力臂;OM 为动力 臂时,动力臂最长,力最小,过 M 点作出最小动力,方向向右下方。 10、如图所示。 【解析】要使加在 A 端的力最小,那么力的力臂应该最大。O 为支点,只有当力的作用线与 OA 垂直时得到的力最小, 这时 OA 为力臂。 11、如图所示。 【解析】加在杠杆上的外力 F,可以在支点的左端,也可在右端。但题中要求所用最小力 F 的作用点和方向.所以力 F 的力臂就得最大。分析后看出只有加在 B 点,支点右端,并且与杠杆 OB 垂直向上才是符合题意的。 12、A。如图所示。   【解析】用钢丝钳剪铁丝时,铁丝放在 A 处时的阻力臂小于放在 B 处时的阻力臂。阻力一定,阻力乘以阻力臂小。动 力臂一定,则动力一定小,省力。所以将铁丝放在 A 处更省力。作图在答案里。 13、如图所示. 【解析】要解决此题需要掌握力臂的画法:支点到力的作用线的距离. 同时要掌握杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2.根据杠杆的平衡条件,力臂越长越省力.所以要找最小的力,应该首先确定 最长的力臂. 由题意知,当前轮遇到障碍物时,售货员向下按扶把时,将以 A 为支点.所以从 E 到 A 点的距离为最长的力臂,然后 做力臂的垂线,即为最小的力。 14、如如所示。 【解析】根据杠杆的平衡条件,动力臂越长越省力,首先确定出最长的力臂,然后画出的示意图;由支点到力的作用 点的距离是最长的力臂.连接 OA,则 OA 是最长的力臂,做 OA 的垂线,物体对杠杆的力使杠杆向时逆针方向转动,所 以 F 应使其向顺时针方向转动。 15、如图所示。 【解析】(1)物体的重力竖直向下,重心在物体的几何中心;(2)要使杠杆使用最省力,应使其力臂最长. 物体的重心在其中心处,重力方向竖直向下; 要使力最小应使力臂最长,图中以 OA 长为力臂是最长的力臂,从 A 点做 OA 垂线,方向向上即为作用在 A 点的最小力。 16、如图所示. 【解析】力臂是支点到力的作用线的垂直距离,由由支点向力作用线或方向延长线作垂线,支点和垂足之间的长度即 为力臂.将 F1 作用线方向延长,由支点 O 分别向 F1 作用线方向延长线和 F2 的作用线作垂线,支点和垂足之间的长度 即为力臂。 17、如图所示。 【解析】由题意分析出阻力的方向,再由支点向阻力的作用线作垂线即可。 如图,阻力为由于物体的重而产生的拉力,所以从 B 点竖直向下画出 F2; 力臂为支点到力的作用线的距离,所以从 O 点向 F2 作垂线,垂线段即为力臂 L2,如图。 18、如图所示。 【解析】本题考查力臂的画法。力臂是从支点到力的作用线的距离,画力臂时应由支点向力的作用线做垂线,垂线段 的长度即为力臂。 四、实验,探究题 19、(1)调节杠杆在水平位置平衡. (2)F1l1=F2l2. (3) F 的力臂如图所示,2N。 (4)> 【拓展】 . 【解析】(1)杠杆两端螺母作用是调节杠杆平衡。 (2)杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,用公式表示为 F1l1=F2l2. (3)支点到力作用线的距离就是该力的力臂。从支点 O 做力 F 作用线的垂线也就是 O 点到力 F 作用线的距离 l。 设杠杆每相邻小刻度之间的距离为 x,则力 F 的力臂 L=3x, 阻力大小为 3G,其力臂为 4x。 则 F×3x =3G×4x,这里 G=0.5N F=4G=2N (4)设丙图中一个硬币重力为 G,则 2G(l1+r)=3G(l2+r) 2l1+2r=3l2+3r,2l1=3l2+r 则 2l1>3l2 【拓展】设天平左右托盘的质量分别为 M,N,游码质量为 m, 以天平的刀口为杠杆的支点, 当游码在标尺 0 刻度处时,天平平衡,这时有 MgL2/2+ mgL1/2= NgL2/2; 当游码位于标尺左右端最大值 5 克时,由杠杆的平衡条件得(M+5)gL2/2=mgL1/2+NgL2/2; 将上面两等式相减有 5L2=2mL1 所以 m=5L2/2L120、(1)右.(2)左,一. (3)小李,弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直,力臂在杠杆上便于测量. (4)这个作用在杠杆 O 点的力的力臂等于零,不影响杠杆的平衡. (5)变大.(6)C. 【解析】(1)实验前没挂钩码时,杠杆左端下沉,此时应将螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡. (2)设一个钩码重力为 G,杠杆每个小格长度为 n,则左端力与力臂的乘积为 4G×2n=8Gn 右端力与力臂的乘积为 2G×3n=6Gn 左端力与力臂的乘积大于右端力与力臂的乘积。 所以杠杆向左端下沉。 在不改变钩码悬挂点的位置和较少钩码的前提下,只需将左侧的钩码去掉一个.这让就能保证左端力与力臂的乘积等 于右端力与力臂的乘积。杠杆平衡。 (3)小李的实验方案更好,因为弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直,力臂在杠杆上便于测量. (4) 不影响杠杆的平衡。这个作用在杠杆 O 点的力的力臂等于零. (5)使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从 a 位置转到 b 位置时,力对应的力臂变小,力变大,其示数大小将变大. (6) 实验时,力和力臂数目过多,不易得出结论。 21、(1)右.(2)3.(3)变大,弹簧测力计拉力的力臂变小.(4)反比,0.2. 【解析】(1)小明把杠杆支在支架上,若杠杆左端下沉,可调节左端的平衡螺母向右端移动,使杠杆在水平位置平 衡.也可以调节右端的平衡螺母向右端移动。 (2)如图甲所示,在杠杆右侧 B 处挂两个相同的钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,满足 nG×2=2G×3 N=3,应在杠杆左侧 A 处挂 3 个相同的钩码. (3)如图乙所示,用弹簧测力计在 C 处竖直向上拉,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,力臂减小。杠杆仍然在水平位置平 衡,弹簧测力计的示数变大,原因是弹簧测力计拉力的力臂变小. (4)G=2.5 N,设重力的力臂为 X,杠杆平衡时有 GX=FL F 和 的图线是正比例函数,设比例系数为 k,则 F=k/L,所以 F 与 L 成反比。 当 =4 时,F=2 得到 k=1/2,所以 2FL=1 ,FL=1/2 GX=FL=1/2 G=2.5N, 所以 X=1/2G=0.5/G=0.5/2.5=0.2m 五、计算题 22、(1)12N(2)m=0.8kg 【解析】(1)容器中水受到的重力 G 水 =PS=4×103Pa×30×10-4m2=12N (2)杠杆 C 点受到的压力 FC =3N+PS=3N+4×103Pa×30×10-4m2=15N OC:CD=1:2 CD=2OC OD=3OC 设绳对杠杆 D 点向上的拉力为 F,这有 FC OC= FOD 15N ×OC= F×3OC F=5N 根据力的作用是相互的道理,知道杠杆 D 点对绳子向下的拉力为 FD = F=5N 设物体 E 的质量为 m,则 FD =(2N+mg)/2 5N =(2N+mg)/2 m=0.8kg 23、(1)840N(2)225N 【解析】(1)杠杆 AOB 的 B 端受到向下的拉力为 FB =2G 甲+G 轮=2G 甲+G 轮=2×150N+50N=350N设绳对杠杆 A 端向下的拉力为 FA ,则 FA OA= FB OB OA:OB=5:9,则 OB=9×OA/5 FA OA= 350N×9×OA/5 FA =630N 对于物体乙而言,G 乙=F1+FA =210N+630N=840N (2)对于如图乙而言,物体乙这种情况下受力是自身竖直向下的重力 G 乙、弹簧对其向下的拉力 F2、杠杆 B 端对其向 上的拉力 F0A。 所以杠杆 A 端受力 F0A=G 乙+F2=840N+780N=1620N 杠杆 B 端受到向下的拉力为 F0B,杠杆平衡时满足,F0A OA=F0B OB 1620N×OA=F0B×9×OA/5 F0B=900N 对于杠杆 B 端,F0B=50N+2T, 2T=900N-50N=850N T=425N 对人来讲,T+F3=G 人 F3=G 人-T=650N-425N=225N

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