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人教版(2024)八年级下册(2024)第1节 杠杆复习练习题
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这是一份人教版(2024)八年级下册(2024)第1节 杠杆复习练习题,文件包含专题26杠杆原卷版docx、专题26杠杆解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共45页, 欢迎下载使用。
第十二章 简单机械
专题26. 杠杆
1. 物理观念:通过阅读和学习了解杠杆的定义和特点。掌握杠杆的五要素并运用。
熟知杠杆的分类及特点,给日常生活带来便利。能利用杠杆的平衡条件解决实际问题。
2.科学思维:(1)通过从生活中的实例,建立杠杆模型的过程,了解物理学中研究问题的方法。
(2)过杠杆分类及应用的学习,感受物理与生活的联系,进一步领会物理知识的应用价值。
3.科学探究:通过实验探究,得出杠杆的平衡条件。培养学生观察能力和用科学的方法解决问题的能力。培养交流与合作的能力和学习物理的兴趣。
4.科学态度与责任:通过古代劳动人民利用杠杆原理解决生活生产实际问题,学习他们的聪明才智,激发学生用于实践,用于创造,对解决实际问题能提出正确建议。
知识点1.杠杆及其分类
一根在力的作用下能绕固定点转动的硬棒,叫做杠杆。一根硬棒能成为杠杆要具备两个条件:有力的作用;能绕某固定点转动。两个条件缺一不可,杠杆的形状可以是直的,也可以是弯的,但必须是硬的,支点可以在杠杆的一端,也可以在杠杆上的其它位置处。
(1)杠杆特点:①杠杆无形状限制,可长可短,可粗可细,可圆可方,可直可弯.②有时是整个物体,有时是物体的一部分。
(2)成为杠杆的条件:①需要是硬棒。②需要有力的作用。③能绕一固定点转动。缺一不可。
2.杠杆的五要素
(1)杠杆绕着固定转动的点,称为支点,用字母“O”表示。
(2)促使杠杆转动的力,叫做动力,常用字母“F1”表示。
(3)阻碍杠杆转动的力,叫做阻力,常用字母“F2”表示。
(4)动力臂:支点到动力作用线的距离,叫做动力臂,常用字母“L1”表示。
(5)阻力臂:支点到阻力作用线的距离,叫做阻力臂,常用字母“L2”表示。
3. 杠杆分类
知识点2.探究杠杆的平衡条件
【实验目的】(1)知道什么是杠杆的平衡;(2)通过实验得出杠杆的平衡条件;(3)体验利用归纳法得出杠杆平衡条件的过程。
【提出问题】在学习二力平衡时,如果作用在物体上的几个力相互平衡,物体就处于平衡状态。因为杠杆会转动,所以杠杆在动力和阻力作用下静止时,与二力平衡的情况是不同的,杠杆平衡不仅与力的大小有关,还可能与力的作用位置有关
【猜想与假设】一般情况下,当杠杆静止或匀速转动时,我们就说此时杠杆处于平衡状态,对杠杆处于平衡状态时,动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在的关系,我们可作出如下猜想:
A.动力+动力臂=阻力+阻力臂 B.动力-动力臂=阻力-阻力臂
C. D.动力×动力臂=阻力×阻力臂
【实验设计】杠杆是否平衡是由动力、阻力、动力僻和阻力臂共同决定的。为了探究其平衡条件,可以在杠杆处于静止状态时,分别测出动力F₁、阻力F₂、动力臂l1和阻力臂l₂,然后经过大量数据的对比、分析、归纳得出杠杆的平衡条件。
【实验步骤】(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,在水平位置保持平衡;
(2)在支点两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆再一次在水平位置平衡,如图所示。这时杠杆两侧受到的作用力分别等于两侧钩码所受的重力,力臂为悬挂点到支点的距离;
(3)设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F₁,左侧钩码对杠杆施加的力为阻力F₂,测出杠杆平衡时的动力臂l₁和阻力臂l₂,把F₁、F₂、l₁、l₂的数值填入表格中。
(4)改变钩码个数和位置,多做几次实验(避免偶然性),将实验得到的数据填入表格中
【实验结论】分析实验数据,发现每次杠杆平衡时,动力与动力臂的乘积总是等于阻力与阻力臂的乘积,即动力×动力臂=阻力×阻力臂,或F₁l₁=F₂l₂。
知识点3.杠杆的平衡条件的应用
1.杠杆的平衡:当有两个力或几个力作用在杠杆上时,杠杆能保持静止(静态平衡)或匀速转动(动态平衡),则我们说杠杆平衡。
2.杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即公式:F1L1=F2L2
3.说明:①杠杆的平衡条件也称为杠杆原理,最早由阿基米德总结出来的.
②若F1l1≠F2l2,则杠杆不能平衡,杠杆将向力与力臂的乘积较大的方向转动.
③从杠杆的平衡可知,力和力臂的大小成反比,即力臂越长,力就越小;力臂越短,力就越大。计算时,单位要统一,即动力和阻力的单位要统一,动力臂和阻力臂的单位也要统一。
确定杠杆最小动力时,找不准最大动力臂导致的错误
动力最小,对应的力臂应该最大。其做法:先准确找到支点,当动力的方向没有确定时,但题中会给出动力的作用点,要沿着力的作用点做出作用线,然后从支点作力的作用线的垂线,看哪种情况力臂最大,这时力臂最大对应的力的作用线就是最小动力的方向重合。最小动力找到了,对应的最大动力臂也就可以知道了或者可以结合数学知识求出来。
考查角度1. 杠杆作图
1.杠杆的五要素:①支点:杠杆绕着转动的固定点(O);②动力:使杠杆转动的力(F1);③阻力:阻碍杠杆转动的力(F2);④动力臂:从支点到动力作用线的距离(L1); ⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离(L2)。
2.力臂的画法:①找出支点,②画出力的作用线,③过支点作力的作用线的垂线。④用大括号把垂线段括起来,并标上力臂的符号。
3. 画杠杆示意图时应注意
(1)阻力作用点应画在杠杆上。
(2)确定阻力方向。
(3)力臂不一定在杠杆上。
【例题1】在图中画出杠杆的阻力臂l,并在A点画出使杠杆静止在图示位置的最小力F,
【答案】如图所示
【解析】由图可知,O为支点,重物向下拉杠杆的力为阻力,则过支点做阻力作用线的垂线段即为阻力臂l;;由杠杆平衡条件可知,在阻力、阻力臂一定时,动力臂越大,动力越小。最小力F作用在A点,当OA为F的力臂时,力臂最长,此时力F最小,且F的方向垂直杠杆向上,从A点垂直OA向上画出F的示意图,如图所示。
考查角度2. 杠杆分类
1.省力杠杆:动力臂大于阻力臂的杠杆,即l1>l2。特点是省力但费距离。
2.费力杠杆:动力臂小于阻力臂的杠杆,即l1<l2.特点是费力但省距离。
3.等臂杠杆:动力臂等于阻力臂的杠杆,即l1=l2.特点是既不省力也不费力。
【例题2】下图是生活中几种常见的杠杆,其中属于省力杠杆的是( )
A.钓鱼竿 B.道钉撬 C.筷子 D.理发剪刀
【答案】B
【解析】A.钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故A不符合题意;
B.道钉撬在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B符合题意;
C.筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故C不符合题意;
D.理发剪刀在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D不符合题意。故选B。
考查角度3. 杠杆平衡条件探究
抓住考查点及其要领是解决问题的技巧
1.试验前杠杆不平衡应如何调节:调节两端平衡螺母;
2.实验前,如何调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡:按“左偏(低)右调,右偏(低)左调”的原则;
3.为什么要使杠杆在水平位置平衡:便于读出力臂大小;克服杠杆自身重力的影响;
4.杠杆的支点在中间位置目的:为了消除杠杆自重影响;
5.杠杆平衡状态的判断:处于静止状态或者左右匀速晃动的杠杆均处于平衡状态;
6.为什么每次都让杠杆在水平位置处于平衡状态呢:这是因为此时力臂和杠杆重合,可以直接从杠杆上读出力臂;
7.两侧挂上钩码后判断是否平衡:根据平衡条件判断;
8.力或力臂的计算:根据杠杆平衡条件进行计算;
9.让杠杆处于静止状态:方便进行实验;
10.实验中,为什么要多次实验,收集不同数据:使实验结论更具有普遍性;
11.本实验中可以将钩码换成弹簧测力计,这样做的好处是:可以从弹簧测力计上直接读出力的大小;
12.当弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆后,测力计的示数会逐渐变大,这是因为拉力的力臂变小了,而且弹簧测力计越倾斜,力臂越小,示数就会越大;
13.注意根据本实验做出的各种变形题。比如用弹簧测力计一直竖直向上拉杠杆的一端,或者弹簧测力计的拉力方向一直与杠杆垂直。
【例题3】如图是“探究杠杆的平衡条件”实验装置图,关于此实验说法正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.如图甲所示中,要使杠杆在水平位置平衡,平衡螺母应该向左调节
B.如图乙所示中,在A点用力拉杠杆,一定是省力杠杆
C.如图丙所示中,若杠杆左端钩码向左、右端钩码向右各移动一格,则杠杆左端下沉
D.如图丁所示中,当F的大小等于钩码重力一半时,可以使杠杆平衡
【答案】C
【解析】A.如图杠杆的右端上翘,右端的平衡螺母向上翘的右端移动,使杠杆在水平位置平衡,故A错误;
B.由图可知杠杆的动力臂为O点到动力F作用线的垂直距离;阻力臂为O点到重力作用线的垂直距离,当F的方向和OA垂直时,动力臂最大,此时最省力;当动力臂小于阻力臂时,是费力杠杆,故B错误;
C.杠杆左端钩码向左、右端钩码向右各移动一格,左侧=3G×3L=9GL,右侧=2G×4L=8GL,左侧大于右侧,杠杆不再平衡,杠杆左端下沉,故C正确;
D.如图所示中,当F的大小等于钩码重力一半时,F与钩码的重力,力与力臂的乘积产生的效果向同方向转动,杠杆不能平衡,故D错误;故选:C。
考查角度4. 利用杠杆平衡条件解决计算相关问题
1.用杠杆提升物体的模型图
2.灵活运用杠杆平衡条件公式及其变形公式
(1)杠杆平衡条件公式公式F1L1=F2L2
(2)求解动力,用变形公式F1=F2L2/ L1
(3) 求解动力臂,用变形公式L1=F2L2/ F1
(4)掌握杠杆平衡条件公式中各个字母代表的物理量
F1代表杠杆平衡时,受到的动力;
L1代表杠杆平衡时的动力臂;
F2代表杠杆平衡时,受到的阻力;
L2代表杠杆平衡时的阻力臂。
F1L1=F2L2
这个公式表示,杠杆平衡时,动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。
3. 用杠杆提升物体有用功、额外功和总功求法
(1)用杠杆提升物体做的有用功W有用=Gh
(2)用杠杆提升物体做的总功W总= Fs
(3)用杠杆提升物体做的额外功W额外=W总—W有用
其中h是重物G被提升的高度,s是动力F 移动的距离。h与s的关系可以根据相似三角形建立。
4. 杠杆机械效率的求解
(1)用杠杆提升物体时,有用功和总功的比值.称为杠杆机械效率。
(2)杠杆机械效率公式:η=(W有用/W总)×100%
【例题4】如图甲所示,轻质杠杆OAB可绕支点O自由转动。将边长为10cm的正方体物块用细线挂在轻质杠杆的A点处,在杠杆的B端施加竖直向上的力F1=30N时,物块恰好离开地面,杠杆在水平位置平衡,已知OA=0.3m,AB=0.6m(g取10N/kg)。问:
(1)物块的密度有多大?
(2)现将B端的力F1撤去换成F1',F1'=10N,方向与水平方向成30°角斜向左上方,杠杆再次在水平位置平衡,如图乙所示,此时物块对水平地面的压力有多大?
【答案】(1)物块的密度为9×103kg/m3;
(2)此时物块对水平地面的压力为75N。
【解析】(1)由题意知,O点为支点,物体对A点的拉力及F1是作用在杠杆上的两个力,力臂分别为OA、OB,
根据杠杆的平衡条件:F1×OB=G×OA,则有:
G===90N;
由G=mg得物体的质量为:
m===9kg,
物体的体积为:V=(0.1m)3=0.001 m3,物体的密度为:
ρ===9×103kg/m3;
(2)根据杠杆的平衡条件:F×OA=F2×OBsin30°,
则有:F===15N,
此时物块对水平地面的压力:F′=G﹣F=90N﹣15N=75N。
答:(1)物块的密度为9×103kg/m3;
(2)此时物块对水平地面的压力为75N。
1.下列工具在正常使用时省力的是( )
A.钢丝钳 B.天平 C.食品夹子 D.筷子
【答案】A
【解析】A.钢丝钳的动力臂比阻力臂长,属于省力杠杆,故A符合题意;
B.天平的动力臂和阻力臂相等,故B不符合题意;
CD.食品夹子和筷子的动力臂比阻力臂短,都属于费力杠杆,故CD不符合题意。故选:A。
2.如图所示的杠杆中,所画F力臂正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】AB、因为动力的力臂的做法是过支点作动力作用线的垂线段,而A B选项中线段与动力作用线不垂直,故A、B都错;
C、图中,表示力臂的不是支点到动力作用线的垂线段,故C错;
D、图中表示的是支点到动力作用线的垂线段,故D正确。故选:D。
3.如图所示,轻质杠杆AOB的支点是O,AO=BO.若在A和B端分别悬挂重力相等的两个重物,则杠杆( )
A.保持平衡 B.A端下沉 C.B端下沉 D.以上均可能
【答案】B
【解析】轻质杠杆AOB的重力可不计,杠杆的示意图如下所示:
动力和阻力大小均等于物体的重力,两个重物的重力相等,则F1=F2;
动力臂为OA,阻力臂为OC<OB=OA,
所以可知F1×OA>F2×OC,
根据杠杆的平衡条件可知,A端下沉。故选:B。
4.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,欲使其一端抬离地面。则( )
A.F甲>F乙,因为乙方法的动力臂长
B.F甲<F乙,因为甲方法的阻力臂短
C.F甲>F乙,因为甲方法的动力臂短
D.F甲=F乙,因为动力臂都是阻力臂的2倍
【答案】D
【解析】两次抬起水泥板时的情况如图所示:
在上述两种情况下,动力为F,阻力均为水泥板的重力,对于形状规则质地均匀的物体,其重心都在其几何中心上,所以动力臂都等于阻力臂的2倍;
根据杠杆的平衡条件可得:F=GL阻L动=12G,所以前后两次所用的力相同,故ABC错误,D正确。
5. 如图所示的钢丝钳是_______杠杆(选填“省力”或“费力”),剪铁丝时动力臂长为10cm,阻力臂长为2cm,若铁丝被剪断需要800N的力,小明至少用_________N的力才能将铁丝剪断.
【答案】 省力 160
【解析】生活中的杠杆分为三类:动力臂大于阻力臂为省力杠杆,动力臂小于阻力臂为费力杠杆,动力臂等于阻力臂为等臂杠杆.
如图所示的钢丝钳动力臂大于阻力臂为省力杠杆;
杠杆在使用过程中,动力臂是阻力臂的几倍,那么动力就是阻力的几分之一,故小明至少用160N的力才能将铁丝剪断.
6.如图所示,一根杠杆长1米,支点O在它的最左端,现将一G为90N的重物放在距O点20cm的A处,若使杠杆处于水平静止状态,当F作用在杠杆最右端时应往 方向拉(选填“1”、“2”、“3”)动力最小,且F大小是 N。
【答案】2;18。
【解析】由图可知,当沿F的方向,即竖直向上的方向施加力时,动力臂最长、最省力;
由于G×LOA=F×LOB,
即90N×20cm=F×100cm,
解得F=18N。
7. 如图所示,以O为转轴的轻质杠杆,,物体C重,底面积为,在杠杆A端与物体的上端中点用一根轻质硬棒连接,当在B端用的动力F竖直向上拉时,杠杆在水平位置平衡,该杠杆为______杠杆(选填“省力”、“等臂”或“费力”),此时物体C对水平地面的压强是______。
【答案】 省力
【解析】由图示知,杠杆在水平位置平衡时,动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆。
据杠杆的平衡条件知
F1⋅OA=F⋅OB
据题意有
AB=4OA
那么
OB=3OA
所以
F1⋅OA=120N⋅3OA
解得,杠杆A端受到的力
F1=360N
此时,物体C受到竖直向下的重力、硬棒对它竖直向下的力和支持力的作用处于平衡状态,所以C对水平地面的压力
F压=G+F1=240N+360N=600N
C对水平地面的压强
8. 实验台上有满足实验要求的器材:弹簧测力计1个,所受重力为1N的钩码 2个,带支架的杠杆1个.杠 杆上相邻刻度间距离均为0.05m,刻线上下靠近杠杆边缘处均有圆形小孔,可用来挂钩码或弹簧测力计,如图所示.请利用上述实验器材,设计一个实验证明:“杠杆在水平位置平衡时,如果动力臂L1保持不变,则 F1=k F2 L2”,式中F1表示动力,k是常量,F2表示阻力,L2表示阻力臂.
请写出实验步骤,画出实验数据记录表格.
【答案】实验步骤:
①将带支架的杠杆放在水平位置,调节杠杆使其水平平衡;
②将重力为1N的钩码(阻力F2)挂在支点右侧0.05m处(阻力臂L2),将弹簧测力计的挂在支点右侧的0.1m处竖直向上拉弹簧测力计,使杠杆水平平衡,读出弹簧测力计的示数(动力F1),将F2、L2、F1的数据记录在表格中;
③保持弹簧测力计的位置不动,将重为1N的钩码依次挂在支点右侧0.1m、0.15m、0.2m、0.25m处,仿照步骤②再做4次,将F2、L2、F1的数据记录在表格中;
④保持弹簧测力计的位置不动,将两个重为1N的钩码挂在支点右侧0.05m处,竖直向上拉弹簧测力计,使杠杆水平平衡;将F2、L2、F1的数据记录在表格中.
⑤根据实验数据计算出F2与L2的乘积,并记录在表格中.
实验数据记录表格:
【解析】本题实验设计时注意两点:一是分析实验的条件动力臂和保持不变;二是为了使测得的数据更准确,应设计进行多次测量.
(1)把钩码看成阻力,把弹簧测力计施加的力看成动力,把一个钩码放在右侧0.05m处,用弹簧测力计竖直向上拉,读出弹簧测力计示数;保持弹簧测力计位置不变,改变钩码的位置多次测量;
(2)实验中为了使实验结论更具有普遍性,要进行多次实验,所以实验表格中要包括实验次数、动力臂、阻力臂、动力、阻力和阻力臂的乘积.
9.小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有,刻度均匀的
杠杆,支架,弹簧测力计,刻度尺,细线和质量相同的0.5N重的钩码若干个。
(1)如图A所示,实验前,杠杆左侧下沉,则应将左端的平衡螺母向 (选填“左”或”右”)调节,直到杠杆在 位置平衡,目的是便于测量 ,支点在杠杆的中点是为了消除杠杆 对平衡的影响。
(2)小明同学所在实验小组完成某次操作后,实验象如图B所示,他们记录的数据为动力F1=1.5N,动力臂L1=0.1m,阻力F2=1N,则阻力臂L2= m。
(3)甲同学测出了一组数据后就得出了”动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论,
乙同学认为他的做法不合理,理由是 。
(4)丙同学通过对数据分析后得出的结论是: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,与小组同学交流后,乙同学为了证明丙同学的结论是错误的,他做了如图C的实验,此实验 (选填“能”或”不能”)说明该结论是错误的,图C实验中,已知杠杆上每个小格长度为5cm,每个钩码重0.5N,当弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,动力×动力臂 (选填“等于”或“不等于”)阻力×阻力臂”。
【答案】(1)右;水平;力臂;自重;(2)0.15;(3)一组实验数据太少,具有偶然性,不便找出普遍规律;(4)能;等于。
【解析】(1)调节杠杆在水平位置平衡,杠杆右端偏高,左端的平衡螺母应向上翘的右端移动,使杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响;(2)杠杆平衡条件为:F1L1=F2L2。由杠杆平衡条件得:1.5N×0.1m=1N×L2,得:L2=0.15m;(3)只有一次实验得出杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。这种结论很具有偶然性,不合理。要进行多次实验,总结杠杆平衡条件。(4)丙同学通过对数据分析后得出的结论是: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,与小组同学交流后,乙同学为了证明丙同学的结论是错误的,他做了如图C的实验,此实验能得到“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”,这个结论是不正确的;当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时,看实验结论是否成立,所以利用图C进行验证;杠杆平衡条件为:F1L1=F2L2。由杠杆平衡条件得:4×0.5N×3×5cm=3N××4×5cm,左右相等,杠杆在水平位置平衡时,动力×动力臂 等于阻力×阻力臂”。
10. 大壮同学自制了如图所示的健身器材,坚持锻炼身体。用细绳系在轻杆的O点将轻杆悬挂起来,在杆的A端悬挂质量m1=10kg的重物,在B端竖直向下缓慢拉动轻杆至水平位置。已知AO长1.5m,OB长0.5m,大壮质量m2=56kg,g取10N/kg,求此时:
(1)大壮对杆的拉力大小;
(2)地面对大壮的支持力大小。
【答案】(1) 300N;(2) 260N
【解析】(1) 缓慢拉动轻杆至水平位置,根据杠杆平衡条件可得:FAOA=FBOB,FA的大小等于GA,即
FA=GA= m1g=10kg10N/kg=100N
则
FB===300N
即大壮对杆的拉力为300N。
(2) 大壮受三个力,重力G、杆对大壮的拉力F、地面对大壮的支持力F支,三个力平衡,杆对大壮的拉力与大壮对杆的拉力为相互作用力,大小相等,则地面对大壮的支持力
F支=G-F=m2g-F=56kg10N/kg-300N=260N
地面对大壮的支持力为260N。
1. 下列工具在使用时属于费力杠杆的是( )
A.起子 B.剪子 C.钳子 D.镊子
【答案】 D
【解析】 A、瓶盖起子在使用过程中动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,故A不合题意;
B、图中的剪子在使用过程中动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,故B不合题意;
C、钳子在使用过程中动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,故C不合题意;
D、镊子在使用过程中动力臂小于阻力臂,为费力杠杆,故D符合题意。故选:D。
2. (2024广西)2024 年六五环境日国家主场活动在南宁举行。期间,小明利用垃圾钳捡垃圾,并进行分类,如图所示。下列说法错误的是( )
A. 保护环境,人人有责B. 垃圾钳是省力杠杆
C. 可利用垃圾来发电D. 垃圾钳是费力杠杆
【答案】B
【解析】A.保护环境,是我们每个公民义不容辞的责任,故A正确,不符合题意;
BD.由图可知,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故B错误,符合题意,D正确,不符合题意;
C.垃圾进行收集并分类处理,对于燃烧值较高的垃圾,进行高温焚烧,可以用来发电,故C正确,不符合题意。
故选B。
3. (2020黑龙江绥化)小明用独轮车搬运砖头,车箱和砖头的总质量是120kg,独轮车的有关尺寸如图所示。推车时,下列说法正确的是( )
A. 独轮车是省力杠杆B. 动力臂是0.7m
C. 阻力臂是0.3mD. 人手竖直向上的力F的大小是1500N
【答案】AC
【解析】A.由图可知,独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;故A正确;
BC.支点在车轮的轴上,力F为动力,所以动力臂的长度为1m,阻力是G,阻力臂的长度为0.3m,故B错误,C正确;
D.砖头及车厢的总重
G=mg=120kg×10N/kg=1200N
由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,人手竖直向上的力
F==360N
故D错误。
4. (2022江苏南通)如图所示,轻质杠杆AB绕O点转动,某同学在杠杆的左端挂一重为G的物块,在A端施加一个始终竖直向下的力F,将重物慢慢提升到一定高度,使杠杆处于图示的位置静止。下列说法错误的是( )
A. 此时杠杆是平衡的
B. 此时该杠杆是省力杠杆
C. 此时G×OB≠F×OA
D. 要使A端的力最小,则F的方向应垂直OA向下
【答案】C
【解析】A.杠杆处于图示的位置静止,此时杠杆是平衡的,故A正确,不符合题意;
B.如下图所示,此时该杠杆的动力臂大于阻力臂,故此时是省力杠杆
故B正确,不符合题意;
C.此时杠杆平衡,由杠杆平衡条件得G×l1=F×l2,由两个直角三角形相似得
所以此时
G×OB=F×OA
故C错误,符合题意;
D.要使A端的力最小,需要动力臂最长,即动力臂为OA时,动力最小,则F的方向应垂直OA向下,故D正确,不符合题意。故选C。
5. (2020广西河池)如图所示,轻质木杆AC可以绕O点转动,AB:OB=4:1,A端挂着重为300N的物体G,为了使木杆保持水平位置平衡,且物体G对水平地面的压力为100N,需要在B点施加竖直向下的力的大小为( )
A. 400NB. 600NC. 800ND. 1200N
【答案】C
【解析】由题可知,A端绳子所受的拉力为
根据杠杆平衡原理,有
代入数据解得
故ABD错误,C正确。
6.(2024四川达州) 如图所示,轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平,已知AB是OB长度的4倍,AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm的正方体物块甲,该物块静止在水平地面上;O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2kg的物块乙。当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,则甲的重力为________N;当乙悬挂在C点时,甲对地面的压强为________Pa。(g取10N/kg)
【答案】 60 2000
【解析】乙物体重力
G乙=mg=2kg×10N/kg=20N
当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,根据杠杆平衡条件知
当乙悬挂在C点时
物块对地面压力为
则物块对地面的压强为
7.(2022湖南衡阳)晚饭后,妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板,如图所示,图中的转轴相当于杠杆的_____,妹妹的总重力比小涛的重力大,跷跷板水平平衡时,小涛比妈妈离转轴______(选填“远”或“近”);若妈妈放下怀抱中的妹妹(妈妈的位置不变),为了保持跷跷板水平平衡,小涛应适当______转轴(选填“远离”或“靠近”)。
【答案】 支点 远 靠近
【解析】支点是杠杆绕着转动的点,图中跷跷板绕转轴转动,转轴相当于杠杆的支点。
跷跷板水平平衡时,设妹妹的总重力为G1,力臂为l1,小涛的重力为G2,力臂为l2,由杠杆平衡条件得到
G1l1=G2l2
已知G1>G2
所以l1G×3L
所以杠杆左端下沉。
(4)小勇用弹簧测力计替代钩码,在B点竖直向下拉,然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置。在旋转过程中,测力计拉力的力臂变小,要使杠杆仍然在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件可知,弹簧测力计的示数将逐渐变大。
(5)实验结果表明,当动力动力臂=阻力阻力臂时,杠杆的平衡处于平衡状态,所以杠杆的平衡条件是:动力动力臂=阻力阻力臂。
13.(2023·成都)在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)调节平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码,在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码,移动钩码,使杠杆重新在水平位置平衡,分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验,部分实验数据如下表所示。
由表中数据可得,F1、F2、l1、l2之间的关系式是 ___________;
(2)①在第(1)问的某次实验中,杠杆右侧挂了4个钩码,左侧用弹簧测力计竖直向下拉,当杠杆在如图甲所示位置静止时,弹簧测力计的示数是___________N;
②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变,取下弹簧测力计,在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆,当杠杆再次水平并静止时,弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5 N,请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。___________
【答案】(1) ;(2) ;如图。
【解析】(1)分析数据可得,第一次试验
第二次实验
由此可知,F1、F2、l1、l2之间的关系式为
(2)由题意知,杠杆右侧挂了4个钩码,总质量200g,由得,四个钩码重力为
杠杆右侧受到向下拉力的大小等于砝码重力大小,即
根据图甲可知,由可知,弹簧测力计大小为
(3)由得,杠杆再次平衡状态。
解得。根据力与力臂的关系进行画图,即过支点作力的作用线的垂线段,如图所示:
14.(2023·广西)某小组在测量液体密度的实验中
(1)调节天平横梁平衡时,先把______移到标尺左端零刻度线处,若指针静止时指在分度盘中央刻度线的左侧,则应向______(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使横梁平衡。
(2)用天平测出空烧杯的质量,如图甲所示,质量为________g。用天平称量时,天平是_______(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
(3)将花生油倒入空烧杯,测出其总质量,再将烧杯中的花生油倒入量筒中测出其体积,但花生油太多,无法全部倒入量简中。经小组讨论,只需增加一个步骤用天平测出________的质量,即可求出花生油的密度。
(4)受《天工开物》中枯棒汲水(图乙)启发,小组自制了“杠杆密度计”如图丙,将一轻质细硬杆用细线固定在0点并悬挂起来,物块固定悬挂在A点,把不计质量的矿泉水瓶装满水,用细线悬挂在杆上,将悬挂点移至B点,使杆在水平位置平衡。换用相同的矿泉水瓶装满不同液体,重复以上操作,在杆上可标出悬挂点B1、B2、B3……对应密度的刻度值。
① 若B1点在B点的左侧,则B1点对应的密度ρ1与水的密度ρ水水的关系是ρ1______ρ水(选填“
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