【寒假培优】3 简单机械-杠杆（原卷+答案版）—2021届浙教版中考科学重难点专题集训

简单机械-杠杆

一、杠杆分类与人体中的杠杆

1.如图，肱二头肌收缩，使前臂保持平衡，此时前臂可以看成一个杠杆，它是（   ） 

A.省力杠杆   B.费力杠杆

C.等臂杠杆   D.以上三种都有可能

2.（2020·金华·丽水）简单机械广泛应用于日常生活。某小区物业为了方便住户扔垃圾，对垃圾桶进行了简易改装(如图甲)。被拉起的垃圾桶盖可看成是一个简易杠杆。图乙为桶盖与绳子成90°角且处于静止状态时的示意图，O为杠杆支点，A为绳子拉力F的作用点，B为桶盖的重心。根据图乙回答下列问题：

（1）定滑轮的作用是________；   

（2）该状态下的桶盖属于________(填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆。   

3.（2020九上·浙江期末）我们常见的从地面上搬起重物的做法是弯腰(如图甲)或人下蹲弯曲膝盖(如图乙)把它搬起来，哪种方法好呢？我们把脊柱简化为杠杆建立模型如图丙所示，脊柱可绕骶骨轴O转动，腰背肌肉的等效拉力F1作用在A点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变，搬箱子拉力F2作用在肩关节B点，改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角α，多次实验得出结论。 

（1）当α角增大时，F1如何变化？并说明理由。   

（2）比较甲、乙两种姿势所对应丙图中的两种状态，分析可得，________(选填“甲”或“乙”)图中的姿势比较正确。   

二、杠杆的平衡探究

1.（2019.九上宁波月考）在“探究杠杆平衡条件”实验中，小科用一块T形板对实验装置进行改进。如图甲所示，T形板上有槽口ab和卡口cd，T形板通过槽口ab可以绕着杠杆的0点自由旋转并上下移动，弹簧测力计与一根质量可以忽略的碳素细棒MN相连，碳素细棒MN刚好卡入T形板的卡口cd，如图乙所示。 

（1）小想认为要完成这个实验，还需要一把刻度尺，但小科认为只要在T形板上稍微进行改进，不添加器材也可完成实验。小科对T形板进行的改进方法是 ________。   

（2）利用这个装置进行实验的优点为：________。   

（3）小科在实验过程中，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，如图丙所示。请根据图像推算，当L1为5cm时，F1为________N。   

2.杆秤是中国古代沿用至今的常用测量工具，某次综合实践活动中，小明所在活动小组用木杆、铁块、秤钩、细线等制作了一把“杆秤”如图甲所示。他们在制作过程中学习了大量关于杆秤的知识，并提出了一系列问题。

问题一：如何标注杆秤的刻度？

问题二：杆秤的刻度是均匀的吗？

问题三：如何增大杆秤的量程？…

(1)关于刻度，他们查阅到了如下资料：如图乙所示为杆秤的示意图，点O为提纽(相当于杠杆的支点)，C为定星点，G0为秤杆、秤钩的自重，重心在点B处，秤砣重为G1．不挂重物，且秤砣在定星点时，杆秤在水平位置平衡：G1•OC＝G0•OB．当在秤钩上挂一重物Gx，秤砣移到距定星点x处时，杆秤刚好在水平位置平衡：G1(x+OC)＝Gx•OA+G0•OB可得；x＝．由上述推导可得，x与Gx成正比，因此杆秤的刻度是　    　(选填“均匀的”或“不均匀的”)；

(2)操作过程中，小明在右侧挂钩上挂一重物，测得OA为5cm，x为50cm，又已知秤砣质量为50g；请通过计算帮助小明标注此位置所代表的物体质量　    　g。

(3)小明在调查过程中还发现，市场上的杆秤往往有A、B是两个不同量程的提纽(如图丙所示)，秤钩C处悬挂被测物，提起提纽A或B，在秤杆E上移动秤砣D，达到平衡后，根据秤砣的位置可以在秤杆上读出被测物的质量。有关该杆秤下列判断中正确的是　   　

A．它只能测量比秤砣质量大的物体

B．用提纽A时比用提纽B时的量程更大

C．将秤砣质量减少，则该秤的读数将偏小  

D．只有当秤杆的粗细均匀时，杆秤的刻度才是均匀的。

六、杠杆的最小力与动态变化问题

1.（2020九上·杭州月考）如图所示，一根质量分布均匀的木棒，能绕O处转轴自由转动（不计摩擦）.在木棒最下端用力，使之由A处缓慢地抬升到B处.下列说法合理的是（    ）

A.始终水平方向的拉力F1大小将保持不变             B.始终与杆垂直的拉力F2大小将保持不变
C.始终竖直方向的拉力F3会逐渐增大                 D.三次拉力抬升木棒的过程中所做的功均相等

2.如图所示，一根可绕O点转动的均匀硬棒重为G，在棒的一端始终施加水平力F，将棒从图示．位置缓慢提起至虚线位置的过程中(    ) 

A.F的力臂变小，F的大小变大       B.F的力臂变大，F的大小变小
C.重力G与它的力臂乘积保持不变    D.重力G与它的力臂乘积变大

3、如图所示，在杠杆OA的B点悬挂一个重物G，A端用细绳吊在小圆环M的下，且细绳长AM等于圆弧环PMQ半径，此时杠杆恰处于水平状态，A点与圆弧环PMQ的圆心重合。当M环从P点逐渐沿顺时针滑到Q点的过程中，吊绳对A端的作用力大小将（　　）

A．逐渐变大           B．逐渐变小

C．先变大后变小       D．先变小后变大

4.（2018•齐齐哈尔）如图所示的杠杆（自重和摩擦不计），O是支点，A处挂一重为50N的物体，为保证杠杆在水平位置平衡，在中点B处沿　  　（选填“F1”、“F2”或“F3”）方向施加的力最小，为　   　N．

5.如图为油桶，油桶质量为50kg，油桶高为0.8m，底部直径为0.6m，据此回答(视油桶的重力集中点在几何中心O点，g取10N/kg)。 

（1）在推翻油桶如图甲→乙的过程中，至少需要对油桶做功________J。   

（2）若将翻倒的空油桶(如图乙)重新竖起来所用最小力为F，F＝________N。   

6.（2020九上·椒江期中）如图所示，AB为一轻质杠杆，O为支点，OB=60cm，OA=20cm 两端分别悬挂实心铝球和实心铜球，杠杆在水平位置平衡，若将两球同时浸没在水中，（铝的密度为2.7×103kg/m3，铜的密度为8.9×103kg/m3）则杠杆还能保持平衡吗？请结合公式加以推断说明。 

7.（2020·富阳模拟）如图所示，OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点处挂一个G＝10N的重物，杠杆重力及摩擦均不计。若加在B点的动力F甲使OA在水平位置保持静止，如图甲所示，那么，该杠杆________(选填“一定”或“不一定”)是省力杠杆；若动力F乙始终与OA垂直，将杠杆由水平位置匀速向上提升重物，如图乙所示，动力F乙的大小变化是________(选填“变大”、“变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”)；若动力F丙由竖直向上的方向沿逆时针缓慢地转到水平向左的方向，在此过程中OA始终保持水平静止，如图丙所示，请在答题卷上画出动力F丙随时间t的变化趋势________。 

8.（2019·金华）小丽在商场里买到一个有趣的玩具“喝水鸟”（如图甲）：只要往头部滴一次水，且鸟身前面放一杯水，就能实现“低头喝’水——抬头——又低头‘喝’水——又抬头……”反复运动（如图乙）。仔细观察发现，“喝水鸟”由玻璃制成，鸟身由一支点承托，头部、玻璃管和底部连通并充满乙醚（易挥发，易液化），且整体密封。请运用所学知识解释“喝水鸟”能反复运动的原因。 

五、利用杠杆平衡计算

1.一根轻质木杆，A端细线下所挂50N的重物静止在水平地面上。当在B点加竖直向下的力F＝30N作用时，木杆恰能在水平位置处于平衡状态，此时细线竖直。已知OA＝15cm，OB＝5cm，则重物对水平地面压力为（  ）

A.80N         B.60N         C.40N         D.20N

2.（2019九上·义乌月考）轻质杠杆每小格的长度相等，O为支点．在杠杆左侧挂一物体甲，若在杠杆右侧挂一物体乙，并在物体乙的下方拴接一个弹簧，如图17所示，当杠杆在水平位置时，整个装置处于平衡状态．已知物体乙的重力为600N，弹簧对物体乙的作用力为300N．下列说法正确的是（    ） 

A.物体甲的重力不可能为450N       B.物体甲的重力可能为300N
C.物体乙受到弹簧的一定处于压缩状态  D.物体乙受到绳子的拉力可能为900N或300N

3、如图所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，质量分布不均匀的木条AB重24N，A、B是木条两端，O、C是木条上的两个点，AO=BO，AC=OC．A端放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上，托盘秤甲的示数是6N．现移动托盘秤甲，让C点放在托盘秤甲上。此时托盘秤乙的示数是（      ）

  A．8N     B．12N      C．16N       D．18N

4.（2020·富阳模拟）如图是某空调外机的安装剖面图，DE为50cm，DK为30cm，金属支架ABC重力忽略不计，相应支架分别被螺钉固定在墙上，AC长度为45cm，BC水平安装，BC长度为60cm。安装时，外机DE面距离墙壁的距离为15cm，外机质量分布均匀，大小为30kg。（g=10N/kg） 

（1）为了安全，从力学的角度分析，室外机的位置应尽量________（选填“靠近”或“远离”）墙壁。   

（2）请以C为受力作用点，画出金属直杆BC所受拉力的示意图。   

（3）C处螺钉所受水平拉力为________。   

5.（2020·湖州模拟）学校新安装了分类垃圾桶，某次转移垃圾时小宝拔掉了锁扣，在垃圾箱上端边缘施加了一个始终垂直于桶壁的力F将垃圾桶由图甲位置压到图乙位置： 

（1）为了粗略知道图乙中所用的力F的大小，小永画出了图丙模型，并测得以下数据：AB=54cm，AD=36cm，突轴O到BC距离为30cm，如果桶和垃圾的总质量为18kg，重心X到BC距离为18cm且位置不变。那么，图乙中所用的力F=________N；   

（2）在将垃圾桶由图甲位置压到图乙位置的过程中，小永所用力F的大小将 ________(选填“一直变小”、“一直变大”、“始终不变”或“无法确定”)。   

6.（2020九上·椒江期中）某制作小组所设计的电饭锅，其结构如图所示，控制系统中的感温磁体与受热面固定在一起，当温度低于103℃时，感温磁体具有磁性。煮饭时用手向下按动开关，通过轻质传动杆AOB使永久磁体和感温磁体吸合，触点闭合，电路接通，发热板开始发热。当温度达到103℃时，感温磁体失去磁性，永久磁体受重力及弹簧的弹力作用而落下，通过传动杆使触点分开，发热板停止发热。

（1）若用4牛的力按下开关，B端受到的阻力为1牛，则AO和OB的长度之比为________，已知手指与开关的接触面积为0.5厘米2，则开关受到的压强是________帕。   

（2）用电饭锅烧水（在标准气压下），水沸腾时________（能/不能）自动断电。   

7.（2019·温州模拟）图甲是可以测量体重的转盘式弹簧秤，其内部结构原理如图乙所示。当人站在秤盘上时，会对B点产牛压力，弹簧被拉伸，并带动衔铁CD使锯条状的金属片移动（锯条移动的距离与弹簧拉伸的距离相同），锯条上的锯齿再带动齿轮旋转，齿轮再带动表针旋转（转盘固定不动），给出最终的读数（表盘上的刻度未标出）。已知AB:BC=1：2，锯条上每个锯齿间的距离为1毫米，齿轮共有60个齿面（未完全画出）。 

（1）表盘上的刻度值按顺时针方向逐渐________（填“变大”或“变小”）。   

（2）图丙表示上述弹簧的伸长长度△L与所受拉力F的关系。当某人站在秤盘上测量体重时，指针旋转了1/3圈，请计算此人的质量是多少？（g取10牛/千克）   

（3）有同学认为人直接站在C点也可以进行测量，不需要AB棒，请你写出该体重计这样设计的好处是________。