17杠杆（期末常考经典题）-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末突击练习

这是一份17杠杆（期末常考经典题）-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末突击练习，共20页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验题，简答题，综合题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．如图所示的四种工具，正常使用时能省距离的杠杆是（ ）
A．天平B．羊角锤
C．开瓶器D．食品夹
2．如图所示，为小明用杠杆自制的简易密度秤。细线系在O点时不挂秤砣，杠杆刚好在水平位置平衡；刻好刻度值后，在A端的空桶内注入密度未知的液体，调节秤砣M悬挂点的位置，使杠杆在水平位置平衡，此时秤砣M悬挂点处标的刻度值就为液体的密度值。下列关于密度秤的说法中，正确的是（ ）
A．每次倒入空桶的液体质量相同B．利用一种密度已知的液体，就能给密度秤刻好刻度
C．秤的刻度值分布不均匀D．用质量更大的空桶制作，秤的量程会减小
3．如图，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力使其一端抬离地面。则（ ）
A．，因为甲方法的动力臂长B．，因为乙方法的动力臂长
C．，因为乙方法的动力臂短D．，因为两种方法动力臂都是阻力臂的2倍
4．如图所示，人在用哑铃锻炼。将前臂从水平位置绕O点抬起哑铃，前臂可以看作是一个杠杆，对此下列说法正确的是（ ）

A．是一个省力杠杆B．可以省距离
C．是一个等臂杠杆D．哑铃的重力就是阻力F2
5．如图所示的简单机械中，正常使用时费力的是（ ）
A． 开瓶器B． 盘山公路
C． 镊子D． 托盘天平
6．笔记本电脑在人们日常生活中起着重要的作用，如图所示是一个笔记本电脑的侧面图，用与电脑屏幕始终垂直的力F匀速掀开屏幕到竖直位置的过程中，力F（ ）
A．变大B．变小C．不变D．先变小后变大
二、填空题
7．如图所示，从杠杆的分类来说，食品夹属于 杠杆，若需要夹起一个较滑且较重的食物，握夹子的手指应该距离食物更 （填“近”或“远”）

8．如图所示的杠杆，有相同钩码若干，现在距支点右侧四格的A点处挂了四个钩码，如要保持在水平位置平衡，最少将 个钩码挂在支点左侧 格处。

9．在综合实践活动课上，小王同学用扳手将生锈的螺母拧下，此时扳手相当于 杠杆，他要想更省力一些，手握的位置要 （“靠近”或“远离”）螺母；初中物理所学测量工具中可看作等臂杠杆的是 。
10．陈大叔采用了如图所示的餐车销售“横山鸭扎包”，将餐车的前轮推到障碍物A时，他向下按扶把，这时餐车可以视为杠杆，支点是 （选填“前轮”或“后轮”）；当后轮遇到障碍物时，他向上提扶把，这时餐车可视为 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，若餐车和美食总重力为600N，后轮遇到障碍物时如图乙所示，动力臂为阻力臂的3倍，大叔提餐车的力为 N。
11．图甲是一个汽车引擎盖，被抬起的过程可近似看成一个能绕B点转动的均匀直杠杆AB（如图乙）；若引擎盖重G=200N，其重心在中点C处，不计摩擦，刚刚抬起时，作用在A点竖直向上的力F= N，使用杠杆 （选填“能”或“不能”）省功。
12．小明家有个木衣架，他将书包挂在衣架的A处，衣架倒了下来。他分析了衣架倒下来的原因，并测量了以下的数据：木衣架质量3kg；圆底盘直径30cm；其他数据如图所示，衣架受到重力的作用线经过圆底盘的圆心。分析木衣架会倒的原因时，可以把它看成 。通过分析，小明认为防止衣架倒下来可以采取以下措施：控制所挂书包的质量不允许超过 kg，或者适当 圆底盘直径。
三、作图题
13．杆OBA可绕O点转动，在B点挂一个重物，在A点施加动力F1使杠杆平衡。请画出动力臂l1以及杠杆受到的阻力F2的示意图。（不计杆重力）
14．如图，是的力臂，画出的力臂和力
15．按照下列要求完成作图：如图用羊角锤拔钉子，O为支点，画出在A点施加的力F的力臂l。
四、实验题
16．同学们用钩码、杠杆和弹簧测力计探究杠杆的平衡条件，每个钩码重0.5N。
（1）实验前，小明发现杠杆静止时如图甲所示，则应将杠杆左端平衡螺母向 （填“左”或“右”）端适当调节，使杠杆水平平衡；

（2）实验中，小明在杠杆两侧挂上不同数量的钩码。第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表格中，图乙是第三次杠杆平衡时的情景，此时杠杆的阻力为 N，阻力臂为 m；
（3）分析实验数据，归纳出杠杆平衡条件为 ；
（4）小红同学将一侧的钩码换成了弹簧测力计，按图丙所示保持水平平衡，弹簧测力计拉力的方向由a变为b后，测力计的示数将 ，其原因是 ；
（5）若小华使用的杠杆右侧的平衡螺母遗失，她利用一个钩码把杠杆调节在水平位置平衡，如图丁所示。计划按（2）的实验步骤去完成实验，小红的实验方案是 （“可行”或“不可行”）的。
17．小明用质地均匀的杠杆探究“杠杆平衡条件”（不计摩擦）：

（1）未挂钩码时，小明发现杠杆右端低左端高，应将杠杆右端的平衡螺母向 调节（左/右），直至杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是 ；
（2）如图甲所示，小明用弹簧测力计在B点沿 的方向拉动，使杠杆在水平位置平衡，便可以在杠杆上直接读出动力臂的大小；
（3）如图乙所示，不改变拉力的方向把杠杆由图乙的位置缓慢拉到图丙的位置时静止，弹簧秤的示数将 ；（变大/变小/不变）
（4）如图丁所示，小明继续研究杠杆的机械效率。他用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，用拉力F，将重为G的钩码缓慢匀速提升， 用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2，则：
①杠杆机械效率的表达式为η= ；（用测量的物理量符号表示）
②若只将钩码的悬挂点由B移至C点，O、A位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （变大/变小/不变）。
五、简答题
18．如图是某品牌自动咖啡机及其结构示意图，其中平衡球、平衡杆和盛水器连接在一起，可以绕O点转动，导管连接玻璃杯和盛水器。泡咖啡时，只要在玻璃杯中放入咖啡粉，盛水器内放一定量的水，点燃酒精灯加热，盛水器会抬升。冷却一段时间后，盛水器会落回支架上，打开出水开关，就可以喝到咖啡了。请用所学知识解释其工作原理（平衡杆和导管的质量不计）。
六、综合题
19．如图所示，将长为1.2m的轻质木棒平放在水平方形台面上，左右两端点分别为A、B，它们距台面边缘处的距离均为0.3m。在A端挂一个重为30N的物体，在B端挂一个重为G的物体。
（1）若G为30N，台面受到木棒的压力为 N；
（2）为了防止A端下沉，B端挂的物体至少为 N；为了防止B端下沉，B端挂的物体不能超过 N。
20．如图所示，人的前臂可以看成是以肘关节为支点的杠杆，当手托物件曲肘时，胳膊上的肱二头肌会对前臂施加一个动力，物件对前臂施加一个阻力。
（1）前臂属于 杠杆，这种结构的好处是 ；
（2）请画出图中铅球对手的阻力F2的力臂L2， ，假设阻力臂L2的长度为25cm，铅球的重力为30N，动力臂的长为5cm，则肱二头肌对前臂拉力为 N；
（3）当手将铅球沿肘关节缓慢的向上托起时，则肌肉所提供的动力将 （选填“增大”、“ 减小”或“不变”）。
七、计算题
21．假期，小兰和爸爸妈妈一起参加了一个家庭游戏活动活动要求是，家庭成员中的任意两名分别站在如图所示的木板上，恰好使木板水平平衡。（取g=9.8N/kg）
（1）若小兰和爸爸的质量分别为40kg和80kg，小兰站在距离中央支点2m的一侧，爸爸应站在距离支点多远处才能使木板水平平衡；
（2）若小兰和爸爸已经成功地站在了木板上，现在他们同时开始匀速相向行走，小兰的速度是0.5m/s，爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破坏？
22．如图所示，一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上，将边长为5cm的正方体G1通过轻质细绳系于正上方杠杆的A点，物体G2重为40N，将G2放在B点时，G1对地面的压强为2×104Pa，已知 OA=0.2m，OB=0.1m，问：
(1)此时细绳作用于A的拉力是多大？
(2)正方体G1的重力是多少？
(3)现用F=5N的水平拉力使G2以0.05m/s的速度从B点向右匀速直线运动，多少秒时间，可使G1对地面的压力恰好为零？
实验
次数
动力
F1/N
动力臂
l1/m
阻力
F2/N
阻力臂
l2/m
1
2.5
0.2
2
0.25
2
2
0.15
1.5
0.2
3
1.5
0.1
▲
▲
参考答案：
1．D
【详解】A．天平是等臂杠杆，不省力也不省距离，故A不符合题意；
B．羊角锤是省力杠杆，省力但是费距离，故B不符合题意；
C．开瓶器是省力杠杆，省力但是费距离，故C不符合题意；
D．食品夹是费力杠杆，费力但是省距离，故D符合题意。
故选D。
2．B
【详解】A．在液体体积相同时，液体的密度越大，质量越大，因此只有每次倒入空桶的液体体积相同，才能通过杠杆平衡条件得出液体质量的大小，从而判断出液体密度的情况，故A错误；
B．在空桶中装入密度已知的液体，即可液体的质量，从而可以计算出杠杆的阻力大小，在动力和阻力臂都已知的情况下，根据杠杆平衡条件即可计算出动力臂的大小，即可在密度秤上刻好刻度，故B正确；
C．根据杠杆平衡条件，当阻力臂和动力一定时，动力臂与阻力的大小成正比，因此密度称的刻度是均匀的，故C错误；
D．用质量更大的空桶制作密度秤，即增大了阻力，根据杠杆平衡条件可知，当阻力臂、动力一定时，阻力增大，动力臂也会增大，秤砣向右移动，所以会增大秤的量程，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】可以把甲乙都看作是杠杆，则
长方形水泥板厚度、密度均匀，所以重心在其几何中心，由图可知，甲乙两图中，动力臂均为阻力臂的两倍。由杠杆平衡条件可知，动力臂是阻力臂的两倍，则动力为阻力的一半，两图中阻力均为水泥板的重力，所以两图中拉力相等。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
4．B
【详解】ABC．前臂可以看作是一个杠杆，肱二头肌的拉力是动力，哑铃对手的压力是阻力，动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆，费力杠杆省距离，故AC错误，B正确；
D．哑铃的重力是哑铃受到的力，不是杠杆受到的力，不是阻力F2，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】A．开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A不符合题意；
B．盘山公路相当于斜面，使用斜面可以省力，属于省力机械，故B不符合题意；
C．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C符合题意；
D．托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故D不符合题意；
故选C。
6．B
【详解】如图所示，杠杆动力臂为OA，在此位置时，阻力臂为OC，动力臂为OA，阻力始终为电脑屏幕的重力，所以在逐渐打开的过程中，阻力臂OC逐渐减小，阻力与阻力臂的乘积减小，根据杠杆的平衡条件知，动力和动力臂的乘积也减小，因为动力臂不变，所以动力F逐渐减小，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
7． 费力 近
【详解】[1]食品夹在使用时，由于动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆。
[2]要夹起一个较滑且较重的食物，需要增大夹子对食物的压力，由力作用的相互性可知，食物对食品夹的阻力增大；根据图示可知阻力臂不变，人的动力若不变，根据杠杆的平衡条件可知，动力臂应变大，即握夹子的手指应该距离食物更近一些。
8． 2 8
【详解】[1][2]令一个钩码重为G，一格长为L，在距支点右侧四格的A点处挂了四个钩码，阻力和阻力臂一定是时，为使动力最小，动力臂要最长， 在支点左侧八格处挂钩码个数最少为n，由杠杆的平衡条件得
解得
9． 省力 远离 天平
【详解】[1][2]用扳手将生锈的螺母拧下的过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；在阻力和阻力臂不变的情况下，手握的位置远离螺母时，动力臂增大，根据杠杆平衡条件可知，动力减小，更省力。
[3]动力臂等于阻力臂的是等臂杠杆，初中物理所学测量工具中可看作等臂杠杆的是天平。
10． 后轮 省力 200
【详解】[1]把餐车视为杠杆，前轮推到障碍物A时，向下按扶把，这时餐车绕后轮转动，则后轮是支点。
[2]当后轮遇到障碍物时，向上提扶把，这时前轮是支点，作用在扶把上的动力的力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
[3]根据杠杆的平衡条件可知
Fl1=Gl2
则
11． 100 不能
【详解】[1]由图可知，动力臂L1是阻力臂L2的2倍，即L1=2L2，根据杠杆平衡条件知
代入数据可得
[2]功的原理告诉人们，省力又省距离的机械是不存在的，使用任何机械都不能省功。
12． 杠杆 4.5 增大
【详解】[1]木衣架倒的时候，可以看成绕固定点旋转的硬棒，即把它看成杠杆。
[2][3]木衣架的重力
圆底盘直径30cm，则半径为15cm，由图知，以底盘右侧点为支点，书包对衣架力和力臂的乘积为
衣架自身重力和力臂的乘积为
根据，可得
解得F1=45N，则书包的质量
由题意知，衣架倾倒的原因是两边力和力臂的乘积不相等造成的，所以要防止其倾倒，可减小挂物与其力臂的乘积或增大自重与其力臂的乘积，故可减小挂衣钩的长度、或增大底盘的直径、或圆盘底座换用大理石等密度更大的材料、或在挂衣钩的对侧挂物品等。
13．
【详解】不计杆的重力，如图所示，绕O点转动，所以O为支点，F1为动力，重物通过绳对杠杆B点施加的拉力为阻力F2，B点为阻力作用点，过B点沿绳向下可画出阻力F2；过A点沿F1的方向画动力作用线，过支点O向动力作用线画垂线，垂线段的距离就是动力臂l1，如图所示
14．
【详解】力臂是从支点出发的、力的作用线的垂线。反向延长，过支点作的垂线，即为的力臂。是的力臂，过杠杆作的垂线。因为使杠杆有向顺时针方向转动的趋势，故的方向应斜向上，如图所示：
15．
【详解】由图可知，支点为O，力臂为支点到力的作用线的垂直距离，如图所示
16． 右 1.0 0.15 增大 弹簧测力计拉力的方向由a变为b后，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂会随之变小，根据杠杆平衡条件可知，要想使杠杆仍在水平位置保持平衡，应使拉力增大。 可行
【详解】（1）[1]杠杆左端下沉，右端上翘，其重心偏左，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的平衡螺母向右调节，给右边增重。
（2）[2][3]由图乙可知，杠杆左端挂了3个钩码，钩码在两格处，右端挂了两个钩码，位置在3格处，结合表中数据可知，两格处的力臂是0.1m，因此3格处的力臂为0.15m，故阻力为1.0N，阻力臂为0.15m。
（3）[4]根据表中数据可知，杠杆的平衡条件为。
（4）[5][6] 弹簧测力计拉力的方向由a变为b后，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂会随之变小，根据杠杆平衡条件可知，要想使杠杆仍在水平位置保持平衡，应使拉力增大。
（5）[7]测量前杠杆平衡就能继续探究杠杆的平衡条件，故当平衡螺母遗失，利用一个钩码把杠杆调节在水平位置平衡时，此装置能继续用来完成探究杠杆平衡条件的实验。
17． 左 避免杠杆重力对杠杆平衡的影响 竖直向下 不变 变大
【详解】（1）[1]杠杆的右端低，说明这一侧力与力臂的乘积大，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向左调节。
[2]杠杆在水平位置平衡，此时主要目的是消除杠杆重对杠杆平衡的影响。
（2）[3]由图甲根据力与力臂的关系，小明用弹簧测力计在B点竖直向下拉时，才可以在杠杆上直接读出动力臂。
（3）[4]做实验时，如图丙所示的杠杆已达到平衡。当杠杆由图乙的位置变成图丙的位置时，其动力臂、阻力臂的比值是不变的，所以在阻力不变的情况下，动力是不变的。
（4）①[5]有用功为
W有=Gh1
总功
W总=Fh2
则机械效率的表达式
②[6]杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功
W有+W额=W总
设杠杆重心升高的距离为h，所以
Gh1+G杠h=Fh2
G不变，h1不变，G杠不变，钩码的悬挂点由B点移至C点，钩码升高相同的高度，有用功不变，根据三角形的知识知道，杠杆重心提升的高度减小，所以根据W额=Gh知道，额外功减小，因此在有用功相同的条件下，杠杆的机械效率变大，即
ηB＜ηC
18．见解析
【详解】当密封的盛水器内水温升高到一定程度时，盛水器内水的上方空气受热膨胀，且水蒸气逐渐增多，内部气压增大，大于外界大气压，在内部气压作用下水流入玻璃杯中；盛水器抬起后，远离酒精灯，停止加热，水蒸气液化成水，内部气压减小，把玻璃杯内的咖啡压入盛水器内，这样盛水器会落回支架上，打开出水开关，就可以喝到咖啡了。
19． 60 10 90
【详解】（1）[1]由题意可知，A、B两端对轻质木棒的拉力均为30N，则，木棒随桌面的压力F=60N。
（2）[2]可将木棒AB视为杠杆，若A端下沉，则杠杆的支点在距A端0.3m处，此时
FA=30N，lA=0.3m，lB=1.2m-0.3m=0.9m
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得
FAlA=FBlB
则
因此，为了防止A端下沉，B端重物至少重10N。
[3] 若B端下沉，则杠杆的支点在距B端0.3m处，此时
FA=30N，lA＇=0.9m，lB＇=0.3m
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得
FAlA＇=FB＇lB＇
则
故为防止B端下沉，B端所挂重物不能大于90N。
20． 费力 省距离 150 减小
【详解】(1)[1][2]若把前臂看成杠杆，支点在肘关节的位置，肱二头肌收缩抬起前臂是动力，重物作用在手上产生的力是阻力。当曲肘将重物举起时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，好处是费力但省距离；
(2)[3]由图知道，支点到力F2的作用线的垂线就是阻力F2的力臂L2的力臂，如下图：
[4]根据杠杆的平衡条件F1l1 =F2 l2 知道，肱二头肌对前臂拉力是：
；
(3)[5]随着手臂的抬起，支点O到阻力作用线的距离减小，阻力臂减小，动力臂不变，所以，肌肉所提供的动力将减小。
21．（1）爸爸应站在距离支点1m的另一侧；（2）0.25m/s
【详解】解：（1爸爸对木板的压力
小兰对木板的压力
小兰到支点的距离，根据杠杆平衡条件，则
所以爸爸应站在距离支点的另一侧。
（2）设爸爸和小兰的移动速度分别为和，设匀速运动的时间为t s，两人对支点的力臂分别为
和
根据杠杆平衡条件，，即
代入数据，得
则
答：（1）爸爸应站在距离支点1m的另一侧；
（2）爸爸的速度应为。
22．(1)20N；(2)70N；(3)5s
【详解】解：(1)由杠杆的平衡条件可得
FA×OA=G2×OB
绳子的拉力
FA=×40N=20N
(2)G1对地面的压力
F1=pS1=2×104Pa×(0.05m)2=50N
因正方体对地面的压力等于自身的重力减去绳子的拉力，所以，正方体G1的重力
G1=F1+FA=50N+20N=70N
(3)G1对地面的压力恰好为零时，绳子的拉力
FA′=G1=70N
设此时G2向右运动到D位置，由杠杆的平衡条件可得
FA′×OA=G2×OD
OD=×0.2m=0.35m
G2向右运动的距离
s=OD-OB=0.35m-0.1m=0.25m
G2向右匀速直线运动的时间
=5s
答：(1)此时细绳作用于A的拉力是20N；
(2)正方体G1的重力是70N；
(3)现用F=5N的水平拉力使G2以0.05m/s的速度从B点向右匀速直线运动5s时间，可使G1对地面的压力恰好为零。