物理12.1 杠杆一课一练

这是一份物理12.1 杠杆一课一练，共12页。试卷主要包含了选择题，填空题，作图题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1．如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是
A．裁纸刀B．食品夹
C．瓶盖起子D．核桃夹子
【答案】B
【解析】A．裁纸刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；
C．瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．核桃夹子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意．
2．汶川大地震中，巨大的石头挡住了救援车辆的通路，救援人员要用撬棍将石头撬开。如果在撬棍a端分别沿如图所示三个方向用力，其中最省力的是（）
A．沿F1方向B．沿F2方向
C．沿F3方向D．三个方向所用力一样大
【答案】B
【解析】如图，分别作出三个力的力臂，发现F2的力臂l2最长，所以F2就是最小的力。
故选B。
3．如图所示，有一轻质木板（质量可忽略不计）长为、右端放一重为的物块，并用一竖直向上的力拉着，左端绕点转动，当物体向左匀速滑动时，木板始终在水平位置保持静止，则下列表示拉力与物块运动时间的关系图中，正确的是
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】如图所示：
动力臂为OA＝L，杠杆受到物体的压力（阻力）F′＝G，阻力臂为OB，OB＝OA−vt＝L−vt，
∵杠杆平衡，∴F×OA＝F′×OB＝G×（OA−vt）即：F×L＝G×（L−vt），∴F＝G−t，由此可知，当t＝0时，F＝G；当t增大时，F减小。故选A.
4．生活中，小华发现有如图甲所示的水龙头，很难徒手拧开，但用如图乙所示的钥匙，安装并旋转钥匙就能正常出水，如图丙所示。下列有关这把钥匙的分析中正确的是（ ）
A．在使用过程中可以减小阻力臂B．在使用过程中可以减小阻力
C．在使用过程中可以减小动力臂D．在使用过程中可以增加动力臂
【答案】D
【解析】由图可知，安装并旋转钥匙，阻力臂不变，阻力不变，动力臂变大，根据杠杆平衡的条件F1l1=F2l2可知，动力变小。故选D。
5．人体中的许多部位都具有杠杆的功能．如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当人手托5kg的物体保持平衡时（g取10N/kg），肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小，下列说法正确的是
A．大于5kgB．大于50N
C．小于50ND．等于50N
【答案】B
【解析】人用手托住物体时，相当于一个费力杠杆，5kg物体的重力为：G＝mg＝5kg10N/kg＝50N，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定大于50N，故B选项正确，ACD选项错误．故选B．
6．用如图所示的杠杆提升重物，如果作用在A端的力F始终垂直于杠杆，在将重物慢慢提升到一定高度的过程中（超过水平位置），力F的大小将（）
A．逐渐变大B．逐渐变小
C．先变小，后变大D．先变大，后变小
【答案】D
【解析】当慢慢提升重物不超过水平位置时，重力（阻力）不变，阻力臂增大（水平时最大），动力臂不变，即：G不变、l1不变，l2增大，因为Fl1=Gl2，所以力F逐渐变大；当杠杆超过水平位置时，阻力和动力臂还是不变，但是阻力臂减小，即：G不变、l1不变，l2减小，由Fl1=Gl2可知动力F减小，所以动力F先变大后减小。故选D。
7．有一根一端粗一端细的木棒，用绳子拴住木棒的O点，将它悬挂起来，恰好在水平位置平衡，如图所示，若把木棒从绳子悬挂处锯开，则被锯开的木棒（）
A．粗细两端质量一样B．粗端质量较大
C．细端质量较大D．无法判定
【答案】B
【解析】
如图1，设O点到粗端的距离为L，在O点左侧对称地割取长也为L的一段（图1）。现再次利用对称割法，在O点右侧割取与O点左侧所割等大的一部分（图2虚线部分），将两次所割取的部分（各自重力显然是相等的）取走，则原木棒只剩下图2所示部分。设左端剩下的重力为G左，力臂为l左，右端剩下的重力为G右，力臂为l右，由杠杆平衡条件有：G左l左G右l右，很明显l左>l右，故有G左8．如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图，下列说法中正确的是
A．刀刃很薄可以增大压力
B．铡刀实质上是一种省力杠杆
C．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
D．甘蔗放在b点比a点更易被切断
【答案】B
【解析】A．刀刃很薄是通过减小接触面积来增大压强的，故 A 错误；
B．铡刀在使用时动力臂大于阻力臂，实质上是一种省力杠杆，故B正确；
C．手沿F1方向用力比沿F2方向时的动力臂要小，根据杠杆平衡条件可知，阻力和阻力臂一定，动力臂越小，越费力，故 C 错误；
D．甘蔗放在a点比b点时的阻力臂更小，根据杠杆的平衡条件可知，在阻力和动力臂一定的情况下，阻力臂越小越省力，也就容易被切断，故 D 错误。
二、填空题
9．使用简单机械可以给人们的生活带来便利。图甲中，拉杆箱的底部安装着轮子，目的是为了____；图乙是一个核桃夹，使用核桃夹可以轻松打开核桃，这是因为核桃夹是_________。
【答案】减小摩擦力省力杠杆
【解析】拉杆箱底部的轮子是变滑动为滚动，从而减小摩擦力。由图可知，核桃夹相当于一个杠杆，且动力臂大于阻力臂，可以达到省力的效果，为省力杠杆。
10．一根水平放置、粗细均匀的木材长0.8m、质量为1.2kg；若将它缓慢竖立起来（如图所示），至少需要_____N的力，需要做的功为_____J。
【答案】6 4.8
【解析】已知木材质量为1.2kg，则其重力，设其长度为L；抬起一端时，以另一端为支点，其重心到支点的距离为，动力臂为L，根据杠杆平衡条件则有，解得，即至少要用6N的力。将它竖直起来时，木材的重心离水平面的高度为，则至少需要做的功，至少需要做的功是4.8J。
11．如图所示的抛石机是一个_____杠杆；若所抛石头重60N，此时动力臂是阻力臂的三分之一，则人们拉杆的动力至少为_____N。
【答案】费力 180
【解析】由图可以看出，抛石机在使用时，动力臂明显小于阻力臂，所以它是一个费力杠杆。所抛石头重60N，此时动力臂是阻力臂的三分之一，即，，根据杠杆原理，可得人们拉杆的动力为。
12．如图所示为家庭电路常用的两种墙壁开关，其按钮可绕面板内某轴转动．根据你的生活经验，你认为_______（填“甲”或“乙”）较易损坏，这是因为按动这种开关的_______较小，按动需要的力较大．
【答案】甲动力臂
【解析】甲乙两种开关均可在力的作用下绕轴转动，符合杠杆原理，因甲力臂小，根据杠杆原理可知力臂越小作用力越大，因此损坏的越快，所以甲较易损坏．
13．有一杠杆经过调节，处于水平平衡状态如图所示，在A点悬挂三个钩码（每个钩码重均为0.5N），要使杠杆水平平衡，需在B点悬挂_______个钩码；取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向_______拉，使杠杆水平平衡，则测力计的示数为_________N。
【答案】2 上 3
【解析】一个钩码的重力是0.5N，设杠杆一个小格长度为L，在A点悬挂三个钩码时，根据杠杆平衡条件可得，B点挂钩码的重力为，即在B点挂2个钩码。弹簧测力计在C点竖直向上拉，才能保证杠杆可以水平平衡，设弹簧测力计的拉力为FC，杠杆水平平衡时，根据杠杆平衡条件可得，则拉力大小为。
14．小华通过实验探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系．实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂L1和动力F1的数据，并利用实验数据绘制了F1与L1的关系图像，如图所示．请根据图像推算，当L1为0.1m时，F1为____N．
【答案】6
【解析】由图可知，动力和动力臂的乘积为F1L1=1N×0.6m=0.6N·m，所以，当L1为0.1m时，F1=0.6N·m/0.1m=6N．
三、作图题
15．如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，F2表示鱼线对钓鱼竿的拉力，请在图中画出力F1、F2的力臂L1、L2
【答案】
【解析】已知支点O，从支点向F1的作用线做垂线，垂线段的长度即为动力臂L1；从支点向阻力F2作用线引垂线，垂线段的长度即为阻力臂L2，如图所示：
16．如图所示，在A点作用一个力使轻质杠杆处于平衡状态，请你画出杠杆所受阻力F2的示意图和在杠杆A点所加最小作用力F1的示意图。
【答案】
【解析】阻力F2为重物G对杠杆向下的拉力，方向是竖直向下的。要使动力最小时，其力臂最长，则OA为力臂最长；力和力臂是垂直关系，故在A点做OA的垂线，方向向上，即为最小动力F1。如图所示：
四、实验题
17．某小组用如图所示的轻质杠杆探究杠杆平衡条件，杠杆上刻有等间距的刻度线，O点为杠杆的支点，另外还有数量足够的质量相同的钩码。
（1）某同学在调节杠杆时，出现如图甲所示的情况，此时他可以将杠杆右端的平衡螺母向_____（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡。
（2）调节杠杆水平平衡后，把2个钩码挂在杠杆O点左侧的A刻线处，如图乙所示，此时为使杠杆能再次在水平位置平衡，则应在杠杆B点右侧的刻线处挂_____个钩码。
【答案】右 3
【解析】（1）某同学在调节杠杆时，出现如图甲所示的情况，此时他可以将杠杆右端的平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置平衡；
（2）设一钩码重为G，一格为L，根据杠杆平衡条件可知：2G×3L=FB×2L，所以FB=3G，需在B点挂3个钩码。
18．在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）实验前，发现杠杆左端偏高，应向________端调节螺母，使杠杆在水平位置平衡；
（2）如图所示，把钩码挂在杠杆左侧A点，为使OB成为力臂，应在B点沿着________的方向拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡；
（3）若每个钩码重为1N，将A点的钩码全部移到B点，弹簧测力计作用在C点，为使杠杆在水平位置平衡，所加最小的力为________N。
【答案】左竖直向上 2
【解析】（1）由题意知，杠杆左端偏高，根据“左高左调”，所以应将平衡螺母向左端移动，使杠杆在水平位置平衡。
（2）根据力臂的概念，要使OB成为力臂，则拉力方向应与OB垂直，要使天杠杆平衡，应竖直向上拉动测力计。
（3）要使拉力最小，拉力应垂直于杠杆，设每个小格的长度为L，根据杠杆的平衡条件可得，解得：F=2N。
19．根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求，完成下列各题：
（1）实验开始时，杠杆的位置如图甲所示，小明通过调节杠杆右端的螺母向_____移动（左/右），使杠杆在水平位置平衡，然后进行下面的实验探究；
（2）要使图乙中杠杆平衡，应在a处挂_____个钩码（题中的每个钩码都是相同的）；
（3）当弹簧测力计由图丙的竖直地拉着变成倾斜地拉着，使杠杆在水平位置静止时，弹簧测力计的示数将_____（变大/不变/变小）；
（4）有同学根据自己的实验数据，得到如下结论：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离；这个结论与杠杆的平衡条件不符，原因是实验过程中没有_____（选填序号：①改变力的大小②改变力的方向③改变力的作用点④多次进行实验）；
（5）小明对原来装置进行改装如丁图，与丙图比较，同样用竖直向上的力，将两个相同的钩码，提升相同的高度，机械效率高的是_____（丙/丁）图；若利用丁图，小明两次将钩码分别挂在A点和C点，使钩码上升同样的高度，那么机械效率_____（A/C/一样）的高。
【答案】右 1 变大②丙 C
【解析】（1）杠杆右端高，说明水平时重心在支点左边，所以应将平衡螺母右调，使重心右移，杠杆才能平衡。
（2）设杠杆的分度值为L，一个钩码的重为G，根据杠杆平衡条件得，解得，n=1（个）。
（3）当弹簧测力计逐渐向左倾斜时，阻力和阻力臂不变，弹簧测力计拉力F的力臂变小，由杠杆平衡条件，可知弹簧测力计的拉力变大。
（4） “动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向，故选②。
（5）丙与丁相比，丁要克服更多的额外功，所以丁机械效率更低，丙的机械效率更高。钩码在A点，要提高相同的高度，弹簧测力计上升的高度更大，克服杠杆的重力做功更多，机械效率更低，所以在C点时机械效率更高。
五、计算题
20．2019年4月12日，深圳宝安国际机场机器人克鲁泽走马上任。如图1它给旅客提供指引服务。
（1）若它在50N的水平牵引力作用下，以1m/s的速度在水平地面匀速直线移动60s，则在此过程中牵引力所做的功和功率是多少？
（2）若图2示意图中拉杆箱的总重力为60N，此重力作用于A点，轮轴为支点，将拉杆箱提起时，作用在拉杆上的力有多大？
【答案】（1）3000J50W（2）15N
【解析】（1）机器人在60s移动的距离
机器人做功
根据功率公式
可得机器人功率是50W。
（2）拉杆箱是一个杠杆，以O为支点，重力的力臂为L1=20cm，动力的力臂为
根据杠杆平衡条件得
解之得：作用在拉杆上的力F=15N。
21．如图所示，一轻质刚性薄板（可视为杠杆）的B端，挂一质量为2 kg的物体，A端拴一细绳由一人站在地上用力拉，使其在水平位置平衡。绳与杆的夹角为30°，OA长为2 m，OB长为0.5 m，在支点O处放一质量为0.5 kg的玩具汽车（可视为一点），用1.0 N的水平牵引力使小车向左匀速运动。（g取10 N/kg）
（1）小车在O点时，为使杠杆在水平位置平衡，求出该拉力F的大小；
（2）小车从O点向左匀速运动，牵引力对小车做多少功时人对绳的拉力减小到零？
【答案】（1）10 N（2）2 J
【解析】（1）A端细绳的拉力方向沿绳子向下，从支点O作绳子拉力作用线的垂线段，即为拉力的力臂l1，如下图所示；
l1＝OA×sin 30°＝2m×0.5＝1m，
物体的重力：G＝mg＝2kg×10 N/kg＝20N，
根据杠杆平衡条件得：Fl1＝G×OB，
拉力F＝＝10 N；
（2）设小车从O点向左匀速运动的距离为s时，人对细绳的拉力减小到零，根据杠杆平衡条件得：G车s＝G·OB，
s＝＝2m，
小车从O点向左匀速运动，牵引力对小车做的功：
W＝F牵s＝1.0 N×2 m＝2 J。