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2024-2025学年八年级下册物理同步单元讲练测第十二章杠杆-讲核心(原卷版+解析)
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这是一份2024-2025学年八年级下册物理同步单元讲练测第十二章杠杆-讲核心(原卷版+解析),共49页。试卷主要包含了杠杆,杠杆的五要素,力臂图的画法, “探究杠杆的平衡条件”的实验, 实验台上有如下实验器材, 杠杆分为等内容,欢迎下载使用。
1.杠杆:能绕__________转动的硬棒。
2.杠杆的五要素:
(1)__________:杠杆绕着转动的固定点
(2)__________:使杠杆转动的力
(3)__________:阻碍杠杆转动的力
(4)动力臂:____________________
(5)阻力臂:____________________
3.力臂图的画法
(1)明确支点,用0表示
(2)通过力的作用点沿_________画一条直线(虚线)
(3)过支点O作该力的作用线的_________。
(4)用两头带着箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段,写上相应的字母_________(或_______)
【答案】1、固定点;2、(1)支点;(2)动力;(3)阻力;(4)从支点到动力作用线的距离;(5)从支点到阻力作用线的距离;3、(2)力的方向;(3)垂线;(4)L1;L2
【例1】
1. 下列说法正确的是( )
A. 动力臂比阻力臂长的杠杆一定省力
B. 有些杠杆可能既省力又省距离
C. 动力与动力臂的乘积一定等于阻力与阻力臂的乘积
D. 力臂是指从支点到力的作用点的距离
【例2】
2. 用羊角锤拔钉子,羊角锤可以看成一个杠杆,如图所示,如果人在手柄上用力,力的方向与锤柄垂直,画出动力臂。
例3】
3. 如图所示,用开瓶器开启瓶盖:
(1)标出支点O的位置。( )
(2)画出力F的力臂L( )
(3)如果力F改为沿虚线所示的方向开启瓶盖,此时F的力臂________,判断力F将________(以上两空均选填“增大”、“减小”、“不变”)。
1.杠杆处于___________或___________状态为杠杆平衡。
2.平衡条件(即实验结论):___________。
【答案】1、静止;匀速转动;2、F1L1=F2L2;
【例4】
4. “探究杠杆的平衡条件”的实验。
(1)当杠杆如图甲所示时,首先应该将平衡螺母向_________移动(填“左”或“右”),使杠杆在_________位置平衡;
(2)在支点两侧挂上数量不同的钩码(每个钩码质量相同,杠杆上相邻刻线距离相等),如图乙所示。以下说法正确的是__________;
A.小王松手后,杠杆不能平衡,右侧下沉
B.两侧钩码都向支点移动一格,杠杆可以平衡
C.在右侧钩码下增加一个钩码,杠杆可以平衡
D.在两侧钩码下都增加一个钩码,杠杆可以平衡
(3)若在图丙中A处挂4个50g的钩码,要使杠杆水平平衡,作用在端点B处竖直向上的拉力应为_______N;
(4)图丁中的错误是_________;若按图示操作,钩码总重1.5N,弹簧测力计的示数将_________0.75N(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【例5】
5. 如图为“探究杠杆平衡条件”的实验:
如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡应将平衡螺母向___________侧调节;如图乙所示杠杆处于水平平衡状态,若在B处下方再挂一个钩码,若要使杠杆在水平位置再次平衡,下列可行的操作是_____________(选填选项前的字母)。
A.减少一个悬挂在A处的钩码
B.增加一个悬挂在A处的钩码
C.将悬挂在A处的钩码向左移动
D.将悬挂在A处的钩码向右移动
【例6】
6. 小林为了探究杠杆的平衡条件,他利用支架将自制杠杆AB以O为支点支起来,如图所示。当小林依次在杠杆上的A、A1、A2、A3等各点施加一个竖直向下的力时,发现越来越不容易提起杠杆B端悬挂的水桶。根据这一实验现象小林提出了以下四个问题。你认为其中哪一个问题是最易于探究的科学问题( )
A. 水桶重和位置不变,杠杆平衡时怎样使用杠杆才能省力
B. 水桶重和位置不变,杠杆平衡时具有怎样的规律
C. 阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时动力和动力臂之间存在着怎样的关系
D. 杠杆平衡时,动力和动力臂、阻力和阻力臂之间存在着怎样的关系
【例7】
7. 小芳用如图所示的装置研究杠杆的平衡条件.小芳在杠杆左端第四格处挂了两个钩码,左端第二个格处用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆水平平衡.测得此时弹簧测力计的示数为.她反复做了几次实验,分析得出杠杆的平衡条件为: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.请你只利用这套装置设计实验说明小芳的说法是不准确的.请你写出实验步骤____和实验现象____.
【例8】
8. 实验台上有如下实验器材:带支架的杠杆(相邻刻线间距均为5cm)如图所示、重为0.5N的钩码若干、两段轻质细绳。请利用上述实验器材设计实验证明:当杠杆水平平衡时,阻力和阻力臂保持不变,动力越大,动力臂越短。
请将主要实验步骤补充完整;
(1)用细绳做成两个绳套,分别拴在杠杆的两端某刻线某处,调节杠杆使其_________平衡。
(2)将一个钩码挂在支点左侧第六个刻线处,在支点右侧挂两个钩码,调节所挂的位置,使杠杆水平平衡,将此时钩码的个数(F1)和力臂的大小(L1),将动力(F1)、动力臂(L1)的数据记录在表格中。
(3)保持支点左侧_________不变,在支点右侧增加的钩码个数,仿照(2)再做两次。使杠杆在水平位置平衡。分别将动力F1、动力臂L1的数据记录在表格中。
实验数据记录表格(请将表格补充完整):
1.省力杠杆:动力臂_______阻力臂,动力_______阻力。特点是省力费距离。
2.费力杠杆:动力臂_______阻力臂,动力_______阻力。特点省距离费力。
3.等臂杠杆:动力臂_______阻力臂,动力_______阻力。特点是不省力也不费力,不省距离也不费距离
【答案】1、大于;小于;2、小于;大于;3、等于;等于
【例9】
9. 以下工具在使用时,属于哪种类型杠杆?(在空格处填“省力”、“费力”或“等臂”)
(1)用筷子夹取食物:__________杠杆。
(2)用理发剪剪头发:__________杠杆。
(3)用钓鱼竿钓鱼:__________杠杆。
(4)用镊子夹取砝码:__________杠杆。
(5)用船桨滑水:__________杠杆。
(6)用铁锹铲土:__________杠杆。
(7)用天平称质量:__________杠杆。
(8)用起子打开瓶盖:__________杠杆。
(9)用扳手拧紧螺丝:__________杠杆。
【例10】
10. 杠杆分为:省力杠杆,费力杠杆和等臂杠杆,以下四个选项中不同于其他三个的是( )
A. 划船时的船桨
B. 剪铁皮的剪子
C. 起重机的吊臂
D. 端着茶杯的前臂
【例11】
11. 在如图所示的四种剪刀中,正确使用时,属于费力杠杆的是( )
A. 手术剪子B. 修眉剪刀
C. 手工剪刀D. 园艺师剪刀
【例12】
12. 如图所示是生活中常用的一款指甲刀,手柄CBA是______(选填“省力”或“费力”)杠杆,使用指甲刀OBD施加的阻力方向向______,OBD是______(选填“省力”或“费力”)杠杆。
【例13】
13. 室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味,使用时用脚踩踏板,桶盖开启,根据室内垃圾桶的结构示意图,可确定桶中有两个杠杆在起作用,两杠杆支点为O1、O2.则对应的杠杆分别为
A. 省力杠杆;省力杠杆
B. 省力杠杆;费力杠杆
C. 费力杠杆;费力杠杆
D. 费力杠杆;省力杠杆
【例14】
14. 小希用一个最大测量值为10N的弹簧测力计测量一个西瓜的重力。小希用网兜将西瓜挂在木棒上的B点,将棒的一端O放在桌边,用挂在A点的弹簧测力计拉起木棒,使木棒在水平位置平衡,如图所示。此时弹簧测力计读数为8N。用刻度尺测出AB=5BO,不计棒重、网兜重。这个西瓜重_________N。
【例15】
15. 小明家有个木衣架,有一次放学回家他把书包挂在衣架A处,衣架倒了下来,小明是个聪明的孩子,他分析了衣架倒下来的原因后,测量了如下的数据:书包质量5kg;木衣架质量3kg;圆底盘直径30cm;其它数据如图,衣架受到重力的作用线经过圆底盘的圆心。若将书包给衣架的力看做动力,则动力F1是______N,动力臂L1是______cm,阻力F2是______N,阻力臂L2是______cm,因为______,所以衣架倒下来。(g取10N/kg)
【例16】
16. 密度均匀的直尺AB放在水平桌面上,尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的三分之一,当B端挂5N的重物P时,直尺的A端刚刚开始翘起,如图所示,则此直尺受到的重力是多少?
【例17】
17. 如图所示,要把石块撬起,所施加的四个力中最小的是( )
A. F1B. F2C. F3D. F4
18. 如图是用杠杆撬起石头示意图。如在C端施加不同方向的外力,则这些外力( )
A. F1最小B. F2最小C. F3最小D. F4最小
19. 在电视剧《三国》中,有这样一个情景:一群士兵用力拉动一个杠杆,会将石块抛向敌方阵营,它是一个________杠杆.要把石块抛出去,图中作用在A点的力沿______方向最小(填a、b或c)。
【例18】
20. 如图所示,小明探究杠杆的平衡条件,挂钩码前,调节杠杆在水平位置平衡,杠杆上每格距离相等,当A点挂4个钩码时,B点挂3个钩码时,杠杆处于水平平衡。若杠杆两边同时加一个相同钩码,则杠杆( )
A. 杠杆仍处于水平平衡状态B. 杠杆右端下沉
C. 杠杆左端下沉D. 无法判断杠杆是否处于平衡
【例19】
21. 如图所示,轻质杠杆OA的B点挂着重物G,A端用细绳挂在圆弧EF上,此时OA恰成水平,且A点与圆弧形架EF的圆心重合.当绳AM的M端从 E点缓慢滑到F点的过程中,绳对A点拉力的大小将( )
A. 逐渐变小B. 先变小再变大C. 逐渐变大D. 先变大再变小
【例20】
22. 如图所示,一个直杠杆可绕轴O转动,在直杆中点挂一重物,在杆的另一端施加一个方向始终保持水平向右的力F,将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置过程中,力F大小的变化情况是
A. 一直增大B. 一直减小C. 先增大后减小D. 先减小后增大
【例21】
23. 小东想估测出某种油的密度ρ油,他手边的测量工具只有刻度尺.小东利用身边的器材设计出一个实验方案.首先找一根直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E,如图所示.下面是小东测出ρ油的部分实验步骤,请你按照小东的实验思路,将实验步骤补充完整.
(1)用刻度尺测出OE的长度L;
(2)把金属块B浸没在油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡;
(3)____________________________________________________________;
(4)利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油的表达式为:___________________.
【例22】
24. 如图所示,小华正在做俯卧撑,可以将他的身体看作一个杠杆,O为支点,A为他的重心,相关长度已在图中标明,已知他的质量m=60kg,g=10 N/kg。
(1)求小华受到的重力G;
(2)求图示时刻地面对双手支持力F的力臂l1,并在图中画出此力臂;
(3)求图示时刻地面对双手的支持力F。
【例23】
25. 公路收费站的禁行杆如图所示,已知AB=4AO,禁行杆是由质量为3kg粗细均匀的木条制成。若不计转动部分的摩擦力,则要使禁行杆在如图所示位置平衡,在A端所挂配重G为_______N。(g取10N/kg)
【例24】
26. 如图,在桌面上施加一个最小力,使桌子一端稍微离开地面。
【例25】
27. 如图所示,已知撬棒AD=1m , CD=BC=0.2m.石头垂直作用在棒上的力是420N,若要撬动石头,则施加在撬棒,A点的力至少是( )
A. 84NB. 280NC. 140ND. 63N
【例26】
28. 如图所示,小明用一可绕0点转动的轻质杠杆,将挂在杠杆下的重物提高,他用一个始终与杠杆垂直的力F,使杠杆由A位置缓慢转到B位置,如图所示,在这个过程中
A. F先变大后变小,先省力后费力
B. F先变大后变小,一直是费力的
C. F先变小后变大,先省力后费力
D. F—直变大,一直是省力的
【例27】
29. 如图所示,地面上有一根两头粗细不同的木头,现用竖直向上的力F将木头抬起,在抬起的过程中,力F的大小( )
A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 保持不变D. 先增后减
【例28】
30. 如图所示,甲、乙两个物体的体积相等,甲的质量是乙质量的2倍,现杠杆处于水平平衡状态若将甲、乙二物体同时浸没在同种液体中,则杠杆将( )
A. 左端上升B. 右端上升C. 仍然保持水平状态D. 无法确定
【例29】
31. 如图所示,将所受重力为G的实心物体A挂在轻质杠杆的C端,在杠杆D端施加一个竖直向下的拉力F时,杠杆水平平衡;将物体A浸没在水中,施加在D端竖直向下的拉力的大小变为0.8F时,杠杆仍然能保持水平平衡。由以上条件可知,物体A的密度是水密度的____________倍。
【例30】
32. 小李想测量食用油密度,他手边的测量工具只有刻度尺.小李利用身边的器材设计出一个实验方案.找来一根均匀轻质直硬棒,用细线系在点吊起,硬棒在水平位置平衡,将一密度未知的金属块挂在硬棒左端处,另外找一个重物挂在硬棒右端,调节重物的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为,如图所示.下面是小李测出 的部分实验步骤,请你按照小李的实验思路,将实验步骤补充完整.
用刻度尺测出的长度;
将适量水倒入烧杯(水的密度为 为已知),金属块没入水中且不碰烧杯,把重物从处移动到处时(点未标出),硬棒再次在水平位置平衡,________,将金属块取出;
将适量油倒入另一烧杯,金属块没入油中且不碰烧杯,将重物从处移动到处时,硬棒再次在水平位置平衡,________,将金属块取出,用抹布擦干;
利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算的表达式为:________.
【练1】
33. 如图所示,要把圆筒B推上台阶。请在图中画出最小推力F。
【练2】
34. 我国古代许多工具都巧妙地运用了物理学原理,展现了劳动人民丰富的智慧和极大的创造力.如图所示,①②③④为探究物理规律的四个实验,abcd为物理规律的应用实例,箭头表示规律和应用之间的对应关系,其中对应关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【练3】
35. 如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中,力F的大小将( )
A. 不变B. 变小C. 变大D. 先变大后变小
【练4】
36. 图甲、乙是小东同学研究杠杆平衡条件的实验装置和操作图,关于此实验下列说法正确的是( )
A. 实验前发现杠杆如图甲所示,则需要将杠杆的平衡螺母向左调节,使杠杆水平平衡
B. 杠杆支点O位于其重心处是为了避免杠杆自重对实验的影响
C. 图乙中,在B点挂6个相同的钩码可以使杠杆水平平衡
D. 图乙中,在O点右侧杠杆上的某位置施加竖直向上的力,可以使杠杆水平平衡
1.杠杆:能绕__________转动的硬棒。
2.杠杆的五要素:
(1)__________:杠杆绕着转动的固定点
(2)__________:使杠杆转动的力
(3)__________:阻碍杠杆转动的力
(4)动力臂:____________________
(5)阻力臂:____________________
3.力臂图的画法
(1)明确支点,用0表示
(2)通过力作用点沿_________画一条直线(虚线)
(3)过支点O作该力的作用线的_________。
(4)用两头带着箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段,写上相应的字母_________(或_______)
【答案】1、固定点;2、(1)支点;(2)动力;(3)阻力;(4)从支点到动力作用线的距离;(5)从支点到阻力作用线的距离;3、(2)力的方向;(3)垂线;(4)L1;L2
【例1】
1. 下列说法正确的是( )
A. 动力臂比阻力臂长的杠杆一定省力
B. 有些杠杆可能既省力又省距离
C. 动力与动力臂的乘积一定等于阻力与阻力臂的乘积
D. 力臂是指从支点到力的作用点的距离
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据F1L1=F2L2可知,当动力臂大于阻力臂时,动力小于阻力,所以动力臂比阻力臂长的杠杆一定省力,故A正确;
B.既省力又省距离就是省功,根据功的原理,任何机械都不省功,故B错误;
C.当杠杆平衡时,动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积;当杠杆不平衡时,动力与动力臂的乘积不等于阻力与阻力臂的乘积,故C错误;
D.力臂是指从支点到力的作用线的距离,不是从支点到力的作用点的距离,故D错误。
故选A。
【例2】
2. 用羊角锤拔钉子,羊角锤可以看成一个杠杆,如图所示,如果人在手柄上用力,力的方向与锤柄垂直,画出动力臂。
【答案】
【解析】
【详解】由图可知,用羊角锤拔钉子时,将羊角锤看作杠杆,支点为O、动力F1垂直于锤柄,动力臂为点O到动力作用线的距离L1,如图所示:
【例3】
3. 如图所示,用开瓶器开启瓶盖:
(1)标出支点O的位置。( )
(2)画出力F力臂L( )
(3)如果力F改为沿虚线所示的方向开启瓶盖,此时F的力臂________,判断力F将________(以上两空均选填“增大”、“减小”、“不变”)。
【答案】 ①. ②. ③. 增大 ④. 减小
【解析】
【详解】(1)[1]起子开启瓶盖的过程中,起子绕着瓶盖左上方的固定点移动,所以这个点就是支点O,如下图所示:
(2)[2]从支点O向动力F的作用线引垂线段,就是F的力臂L,如图所示:
(3)[3][4]开启瓶盖的过程中,阻力和阻力臂是一定的,力F改为沿虚线所示的方向开启瓶盖,此时F的力臂增大,由杠杆平衡条件F1L1=F2L2知,动力臂增大,所以动力变小。
1.杠杆处于___________或___________状态为杠杆平衡。
2.平衡条件(即实验结论):___________。
【答案】1、静止;匀速转动;2、F1L1=F2L2;
【例4】
4. “探究杠杆的平衡条件”的实验。
(1)当杠杆如图甲所示时,首先应该将平衡螺母向_________移动(填“左”或“右”),使杠杆在_________位置平衡;
(2)在支点两侧挂上数量不同的钩码(每个钩码质量相同,杠杆上相邻刻线距离相等),如图乙所示。以下说法正确的是__________;
A.小王松手后,杠杆不能平衡,右侧下沉
B.两侧钩码都向支点移动一格,杠杆可以平衡
C.在右侧钩码下增加一个钩码,杠杆可以平衡
D.在两侧钩码下都增加一个钩码,杠杆可以平衡
(3)若在图丙中A处挂4个50g的钩码,要使杠杆水平平衡,作用在端点B处竖直向上的拉力应为_______N;
(4)图丁中的错误是_________;若按图示操作,钩码总重1.5N,弹簧测力计的示数将_________0.75N(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】 ①. 左 ②. 水平 ③. BD ④. 1.5 ⑤. 弹簧测力计没有竖直向上拉 ⑥. 大于
【解析】
【详解】(1)[1]由图甲所示可知,根据杠杆的平衡条件可知,杠杆右端下沉,应向左调节平衡螺母。
[2]为了方便直接读出力臂,要让杠杆在水平位置平衡。
(2)[3]设杠杆每一格的长度为L,每个钩码的重力为G。
A.由图乙所示可知
,小王松手后,杠杆不能平衡,左侧下沉,故A错误;
B.两侧钩码都向支点移动一格
,杠杆可以平衡,故B正确;
C.如果在右侧钩码下增加一个钩码
,杠杆右侧下沉,杠杆不能平衡,故C错误;
D.如果在两侧钩码下都增加一个钩码
,杠杆可以平衡,故D正确。
故选BD
(3)[4] 若在图丙中A处挂4个50g的钩码,钩码总重为
G=mg=4×0.05kg×10N/kg=2N
要使杠杆水平平衡,根据杠杆平衡条件得
2N×3l=FB×4l
解得,作用在端点B处竖直向上的拉力应为
FB=1.5N
(4)[5]如图丁,主要错误是弹簧测力计拉力的方向与杠杆不垂直,即弹簧测力计没有竖直向上拉,此时无法测量力臂的长度,没法得出实验结论。
[6]若弹簧测力计沿竖直向上的方向时,根据杠杆平衡条件得
拉力大小
若按图示操作,钩码重和钩码对杠杆拉力的力臂不变,弹簧测力计拉力的力臂小于弹簧测力计竖直向上拉杠杆时的力臂,根据杠杆平衡条件可知,弹簧测力计的示数将大于0.75N。
【例5】
5. 如图为“探究杠杆平衡条件”的实验:
如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡应将平衡螺母向___________侧调节;如图乙所示杠杆处于水平平衡状态,若在B处下方再挂一个钩码,若要使杠杆在水平位置再次平衡,下列可行的操作是_____________(选填选项前的字母)。
A.减少一个悬挂在A处的钩码
B.增加一个悬挂在A处的钩码
C.将悬挂在A处的钩码向左移动
D.将悬挂在A处的钩码向右移动
【答案】 ①. 左 ②. C
【解析】
【详解】[1]由图可知,杠杆的右边重,所以应将平衡螺母向左调。
[2]根据杠杆平衡条件可知,要使杠杆在变化后继续保持平衡,就应该让力和力臂的乘积相等。设一个钩码重力为G,一个小格长度为l,则
A.减少一个悬挂在A处的钩码
天平不平衡,故A不符合题意;
B.增加一个悬挂在A处的钩码
天平不平衡,故B不符合题意;
C.将悬挂在A处的钩码向左移动,假如向左移动一格可得
天平平衡,故C符合题意;
D.将悬挂在A处的钩码向右移动,已知
将悬挂在A处的钩码向右移动,左侧的力臂将变小,左边力和力臂的乘积小于右边力和力臂的乘积,天平不平衡,故D不符合题意。
故选C。
【例6】
6. 小林为了探究杠杆的平衡条件,他利用支架将自制杠杆AB以O为支点支起来,如图所示。当小林依次在杠杆上的A、A1、A2、A3等各点施加一个竖直向下的力时,发现越来越不容易提起杠杆B端悬挂的水桶。根据这一实验现象小林提出了以下四个问题。你认为其中哪一个问题是最易于探究的科学问题( )
A. 水桶重和位置不变,杠杆平衡时怎样使用杠杆才能省力
B. 水桶重和位置不变,杠杆平衡时具有怎样的规律
C. 阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时动力和动力臂之间存在着怎样的关系
D. 杠杆平衡时,动力和动力臂、阻力和阻力臂之间存在着怎样的关系
【答案】C
【解析】
【详解】A.探究杠杆平衡时怎样使用杠杆才能省力,需要大量实验数据才能得出动力臂大于阻力臂时才能省力这一结论,或者要得出杠杆平衡条件再进行理论分析得出结论,探究较为复杂,故A不符合题意;
B.探究杠杆平衡时具有怎样的规律,这个问题过于抽象,不便于探究,故B不符合题意;
C.探究阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时动力和动力臂之间存在着怎样的关系,测出如图状态下,在四点施力使杠杆平衡时拉力大小及对应力臂长,即AO、A1O、A2O、A3O的长,分析四组数据即可得出结论,故C符合题意;
D.探究杠杆平衡时,动力和动力臂、阻力和阻力臂之间存在着怎样的关系,每组数据需要测量四个物理量,且需要分析四个量之间的关系,较为复杂,故D不符合题意。
故选C。
【例7】
7. 小芳用如图所示的装置研究杠杆的平衡条件.小芳在杠杆左端第四格处挂了两个钩码,左端第二个格处用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆水平平衡.测得此时弹簧测力计的示数为.她反复做了几次实验,分析得出杠杆的平衡条件为: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.请你只利用这套装置设计实验说明小芳的说法是不准确的.请你写出实验步骤____和实验现象____.
【答案】 ①. 实验步骤:
①组装好器材,调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡;
②在杠杆左端第四格处挂了两个钩码,左端第二个格处用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆水平平衡,记录弹簧测力计的示数为;
③再保持弹簧测力计悬挂点不变,将弹簧测力计斜向上拉,杠杆水平平衡时,记录弹簧测力计的示数为. ②. 实验现象:,弹簧测力计斜向上拉,杠杆水平平衡时,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.所以小芳的说法是不正确的.
【解析】
【分析】杠杆的力臂是支点到力的作用线的距离,用“支点到力的作用线的距离”替代了“力臂”,是错误的,改变动力的方向,设计实验反驳小芳的说法.
【详解】实验步骤:
(1)组装好器材,调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡;
(2)在杠杆左端第四格处挂了两个钩码,左端第二个格处用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆水平平衡,记录弹簧测力计的示数为F1;
(3)再保持弹簧测力计悬挂点不变,将弹簧测力计斜向上拉,杠杆水平平衡时,记录弹簧测力计的示数为F2;
实验现象:F1<F2,弹簧测力计斜向上拉,杠杆水平平衡时,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,所以小芳的说法是不正确的.
【例8】
8. 实验台上有如下实验器材:带支架的杠杆(相邻刻线间距均为5cm)如图所示、重为0.5N的钩码若干、两段轻质细绳。请利用上述实验器材设计实验证明:当杠杆水平平衡时,阻力和阻力臂保持不变,动力越大,动力臂越短。
请将主要实验步骤补充完整;
(1)用细绳做成两个绳套,分别拴在杠杆的两端某刻线某处,调节杠杆使其_________平衡。
(2)将一个钩码挂在支点左侧第六个刻线处,在支点右侧挂两个钩码,调节所挂的位置,使杠杆水平平衡,将此时钩码的个数(F1)和力臂的大小(L1),将动力(F1)、动力臂(L1)的数据记录在表格中。
(3)保持支点左侧_________不变,在支点右侧增加的钩码个数,仿照(2)再做两次。使杠杆在水平位置平衡。分别将动力F1、动力臂L1的数据记录在表格中。
实验数据记录表格(请将表格补充完整):
【答案】 ①. 水平位置 ②. 钩码个数及位置 ③. 动力臂L1/m
【解析】
【详解】(1)[1]实验中为了更方便测量力臂大小,杠杆应该水平平衡;故用细绳做成两个绳套,分别拴在杠杆的两端某刻线处,调节杠杆使其在水平位置平衡。
(3)[2]以左侧钩码的重力为阻力,右侧钩码的重力为动力,由于题干不改变阻力和阻力臂,所以实验中需要控制的不变量是阻力和阻力臂,则应保持支点左侧所挂钩码个数及位置不变。
[3]在支点右侧增加钩码个数,改变动力臂,仿照第二步再做两次,使杠杆在水平位置平衡,将此时钩码的个数(F1)和力臂的大小(L1)数据记录在表格中,故表中填动力臂L1/m。
1.省力杠杆:动力臂_______阻力臂,动力_______阻力。特点是省力费距离。
2.费力杠杆:动力臂_______阻力臂,动力_______阻力。特点是省距离费力。
3.等臂杠杆:动力臂_______阻力臂,动力_______阻力。特点是不省力也不费力,不省距离也不费距离
【答案】1、大于;小于;2、小于;大于;3、等于;等于
【例9】
9. 以下工具在使用时,属于哪种类型杠杆?(在空格处填“省力”、“费力”或“等臂”)
(1)用筷子夹取食物:__________杠杆。
(2)用理发剪剪头发:__________杠杆。
(3)用钓鱼竿钓鱼:__________杠杆。
(4)用镊子夹取砝码:__________杠杆。
(5)用船桨滑水:__________杠杆。
(6)用铁锹铲土:__________杠杆。
(7)用天平称质量:__________杠杆。
(8)用起子打开瓶盖:__________杠杆。
(9)用扳手拧紧螺丝:__________杠杆。
【答案】 ①. 费力 ②. 费力 ③. 费力 ④. 费力 ⑤. 费力 ⑥. 省力、费力 ⑦. 等臂 ⑧. 省力 ⑨. 省力
【解析】
【详解】(1)[1]用筷子夹取食物时,动力臂小于阻力臂,动力大于阻力,属于费力杠杆。
(2)[2]用理发剪剪头发时,动力臂小于阻力臂,动力大于阻力,属于费力杠杆。
(3)[3]用钓鱼竿钓鱼时,动力臂小于阻力臂,动力大于阻力,属于费力杠杆。
(4)[4]用镊子夹取砝码时,动力臂小于阻力臂,动力大于阻力,属于费力杠杆。
(5)[5]用船桨划水时,动力臂小于阻力臂,动力大于阻力,属于费力杠杆。
(6)[6]用铁锹铲土时,若以B点为支点,则动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,属于省力杠杆;若以C点为支点,则动力臂小于阻力臂,动力大于阻力,属于费力杠杆。
(7)[7]用天平称质量时,动力臂等于阻力臂,属于等臂杠杆。
(8)[8]用起子打开瓶盖时,动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,属于省力杠杆。
(9)[9]用扳手拧紧螺丝,动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,属于省力杠杆。
【例10】
10. 杠杆分为:省力杠杆,费力杠杆和等臂杠杆,以下四个选项中不同于其他三个的是( )
A. 划船时的船桨
B. 剪铁皮的剪子
C. 起重机的吊臂
D. 端着茶杯的前臂
【答案】B
【解析】
【详解】ACD.在使用过程中,船桨、起重机的吊臂、端着茶杯的前臂都是动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
B.在使用过程中,剪铁皮的剪子动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
故不同于其他三个的是B。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【例11】
11. 在如图所示的四种剪刀中,正确使用时,属于费力杠杆的是( )
A. 手术剪子B. 修眉剪刀
C. 手工剪刀D. 园艺师剪刀
【答案】C
【解析】
【详解】ABD.由图可知,手术剪刀、修眉剪刀、园艺师剪刀,都是动力臂较长,阻力臂较短,所以这3种剪刀都是省力杠杆,故ABD不合题意;
C.手工剪刀动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故C符合题意。
故选C。.
【例12】
12. 如图所示是生活中常用的一款指甲刀,手柄CBA是______(选填“省力”或“费力”)杠杆,使用指甲刀OBD施加的阻力方向向______,OBD是______(选填“省力”或“费力”)杠杆。
【答案】 ①. 省力 ②. 上 ③. 费力
【解析】
【详解】[1]手柄CBA,C点为支点,BC为阻力臂,AC为动力臂,AC的长度大于BC的长度,故手柄CBA是省力杠杆。
[2]使用指甲刀OBD时,手柄CBA对其有一个向下的动力,故指甲刀OBD施加的阻力方向向上。
[3]指甲刀OBD,O点为支点,DO为阻力臂,BO为动力臂,DO的长度大于BO的长度,故手柄OBD是费力杠杆。
【例13】
13. 室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味,使用时用脚踩踏板,桶盖开启,根据室内垃圾桶的结构示意图,可确定桶中有两个杠杆在起作用,两杠杆支点为O1、O2.则对应的杠杆分别为
A. 省力杠杆;省力杠杆
B. 省力杠杆;费力杠杆
C. 费力杠杆;费力杠杆
D. 费力杠杆;省力杠杆
【答案】B
【解析】
【详解】用脚踩踏板时,O1点是支点,动力作用在A点,阻力作用在B点.脚踩下踏板时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆;
桶盖开启时,支点是O2,动力作用在C点,阻力作用在D点.在打开盖子的过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆.
故选B.
【点睛】重点是杠杆的分类,即动力臂大于阻力臂时,为省力杠杆;动力臂小于阻力臂时,为费力杠杆,但省力杠杆费距离,费力杠杆省距离.解题量先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆.
【例14】
14. 小希用一个最大测量值为10N的弹簧测力计测量一个西瓜的重力。小希用网兜将西瓜挂在木棒上的B点,将棒的一端O放在桌边,用挂在A点的弹簧测力计拉起木棒,使木棒在水平位置平衡,如图所示。此时弹簧测力计读数为8N。用刻度尺测出AB=5BO,不计棒重、网兜重。这个西瓜重_________N。
【答案】48
【解析】
【详解】由图知,O为支点,根据杠杆的平衡条件有
G×OB=F×OA
即
G×OB=8N×(OB+BA) ①
已知
AB=5BO ②
由①②可得出
G=48N
【例15】
15. 小明家有个木衣架,有一次放学回家他把书包挂在衣架A处,衣架倒了下来,小明是个聪明的孩子,他分析了衣架倒下来的原因后,测量了如下的数据:书包质量5kg;木衣架质量3kg;圆底盘直径30cm;其它数据如图,衣架受到重力的作用线经过圆底盘的圆心。若将书包给衣架的力看做动力,则动力F1是______N,动力臂L1是______cm,阻力F2是______N,阻力臂L2是______cm,因为______,所以衣架倒下来。(g取10N/kg)
【答案】 ①. 50 ②. 10 ③. 30 ④. 15 ⑤. 两边力和力臂的乘积不相等
【解析】
【详解】杠杆可以绕其转动的点O是支点。使杠杆转动的力F1为动力。阻碍杠杆转动的力F2为阻力。从支点O到动力F1作用线的距离L1为动力臂。从支点O到阻力F2作用线的距离L2为阻力臂。该衣架的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂如图所示:
[1]由题可知,他把书包挂在衣架A处,衣架倒了下来,则动力为书包的重力,书包的质量为5kg,则重力为
即动力为50N。
[2]圆底盘的半径为
动力臂为
[3]阻力为衣架的重力,衣架的质量为3kg,故衣架的重力
即阻力为30N。
[4]阻力臂为圆底盘的半径,即15cm。
[5]杠杆处于平衡状态下衣架不会倾倒,衣架之所以会倾倒是因为两边力和力臂的乘积不相等。
【例16】
16. 密度均匀的直尺AB放在水平桌面上,尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的三分之一,当B端挂5N的重物P时,直尺的A端刚刚开始翘起,如图所示,则此直尺受到的重力是多少?
【答案】10N
【解析】
【详解】解:根据杠杆平衡条件得
F1L1=F2L2
即
解得
G=10N
答:直尺受到的重力是10N。
【点睛】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析,动力为重物P等于5N,动力力臂为直尺的三分之一,阻力为桌面对直尺的支持力,力的作用点在直尺的中心,所以阻力力臂为直尺的二分之一减去三分之一。
【例17】
17. 如图所示,要把石块撬起,所施加的四个力中最小的是( )
A. F1B. F2C. F3D. F4
【答案】B
【解析】
【详解】根据杠杠的平衡条件F1L1=F2L2可知,当阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小。根据力臂的概念可知,图中F2的力臂最长,所以四个力中最小的是F2,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
18. 如图是用杠杆撬起石头的示意图。如在C端施加不同方向的外力,则这些外力( )
A. F1最小B. F2最小C. F3最小D. F4最小
【答案】D
【解析】
【详解】动力的方向向上时,以A为支点,只有F4一个力,并且力的方向与杠杆AC垂直,动力臂为AC的长度;动力的方向向下时,以B为支点,由F1、F2、F3三个力可选择,很明显,F2的方向与杠杆垂直,动力臂为BC的长度;由杠杆平衡可知,其他条件相同时,动力臂越长,动力越小;AC>BC,动力F4最小,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
19. 在电视剧《三国》中,有这样一个情景:一群士兵用力拉动一个杠杆,会将石块抛向敌方阵营,它是一个________杠杆.要把石块抛出去,图中作用在A点的力沿______方向最小(填a、b或c)。
【答案】 ①. 费力 ②. c
【解析】
【详解】[1]由图可知,动力臂小于阻力臂,所以它是一个费力杠杆。
[2]根据杠杆平衡条件可知,阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,动力就越小,因此在A点施加垂直于杠杆的力时,力臂为OA,此时力臂最长,动力最小,即沿c方向的力最小。
【例18】
20. 如图所示,小明探究杠杆的平衡条件,挂钩码前,调节杠杆在水平位置平衡,杠杆上每格距离相等,当A点挂4个钩码时,B点挂3个钩码时,杠杆处于水平平衡。若杠杆两边同时加一个相同钩码,则杠杆( )
A. 杠杆仍处于水平平衡状态B. 杠杆右端下沉
C. 杠杆左端下沉D. 无法判断杠杆是否处于平衡
【答案】B
【解析】
【详解】设一个钩码在重力是G,杠杆一个小格是L,当A点挂4个钩码时,B点挂3个钩码时,杠杆处于水平平衡,即
4G×3L=3G×4L
若杠杆两边同时加一个相同钩码,左端力和力臂的乘积为
5G×3L=15GL
右端力和力臂的乘积为
4G×4L=16GL
左端力和力臂的乘积小于右端,根据杠杆平衡条件可知,杠杆右端下沉,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【例19】
21. 如图所示,轻质杠杆OA的B点挂着重物G,A端用细绳挂在圆弧EF上,此时OA恰成水平,且A点与圆弧形架EF的圆心重合.当绳AM的M端从 E点缓慢滑到F点的过程中,绳对A点拉力的大小将( )
A. 逐渐变小B. 先变小再变大C. 逐渐变大D. 先变大再变小
【答案】B
【解析】
【详解】图中O为支点,G为阻力、A点的拉力为动力.当杠杆水平时,OB为阻力臂,OA为动力臂,此时动力臂最长,所以根据杠杆的平衡条件可知,所用的拉力最小.当绳的M端从E点向中间滑时,力臂由小变大,阻力和阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件可知拉力由大变小;当从中间再向F滑时,力臂由大变小,阻力和阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件可知拉力由小变大.因此,当绳AM的M端从E点缓慢滑到F点的过程中,绳对A点拉力的大小将是先变小再变大.故选B.
【例20】
22. 如图所示,一个直杠杆可绕轴O转动,在直杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个方向始终保持水平向右的力F,将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置过程中,力F大小的变化情况是
A. 一直增大B. 一直减小C. 先增大后减小D. 先减小后增大
【答案】A
【解析】
【详解】在直杆慢慢抬起到水平位置的过程中,由图示可知,阻力不变,阻力臂变大,动力臂减小,由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,动力逐渐变大.
故选A.
【例21】
23. 小东想估测出某种油的密度ρ油,他手边的测量工具只有刻度尺.小东利用身边的器材设计出一个实验方案.首先找一根直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E,如图所示.下面是小东测出ρ油的部分实验步骤,请你按照小东的实验思路,将实验步骤补充完整.
(1)用刻度尺测出OE的长度L;
(2)把金属块B浸没在油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡;
(3)____________________________________________________________;
(4)利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油的表达式为:___________________.
【答案】 ①. 用刻度尺测出OD的长度L1; ②. ρ油=(L0-L1)ρ/L0
【解析】
【详解】用刻度尺测出OE的长度L;把金属块B浸没在油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡;
用刻度尺测出OD的长度L1;
计算ρ油的表达式为ρ油=(L0-L1)ρ/L0.
【例22】
24. 如图所示,小华正在做俯卧撑,可以将他的身体看作一个杠杆,O为支点,A为他的重心,相关长度已在图中标明,已知他的质量m=60kg,g=10 N/kg。
(1)求小华受到的重力G;
(2)求图示时刻地面对双手支持力F的力臂l1,并在图中画出此力臂;
(3)求图示时刻地面对双手的支持力F。
【答案】(1)600N;(2)150cm, (3)400N
【解析】
【详解】解:(1)小华受到的重力
G = mg= 60kg×10N/kg = 600N
(2)过支点做支持力F的作用线的垂线段,即为其力臂,由图可知
l1=100cm+50cm=150cm
如图所示
(3)根据杠杆平衡的条件可得
Fl1=Gl2
即
F×150cm = 600N×100cm
解得:F=400N
答:(1) 小华受到的重力G为600N;
(2)图示时刻地面对双手支持力F的力臂l1为150cm;见解析;
(3)图示时刻地面对双手的支持力F为400N。
【例23】
25. 公路收费站的禁行杆如图所示,已知AB=4AO,禁行杆是由质量为3kg粗细均匀的木条制成。若不计转动部分的摩擦力,则要使禁行杆在如图所示位置平衡,在A端所挂配重G为_______N。(g取10N/kg)
【答案】30
【解析】
【详解】禁行杆的重力为
G杆=m杆g=3kg×10N/kg=30N
重物G克服禁行杆的重力使禁行杆在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件可得
GL1=G杆L2
由题意可知
,
带入杠杆平衡条件可得,在A端所挂配重G为
【例24】
26. 如图,在桌面上施加一个最小力,使桌子一端稍微离开地面。
【答案】
【解析】
【详解】根据杠杆平衡条件可知,当阻力一定时,阻力臂越短、动力臂越长,越省力。由图可知,桌子右端带抽屉,则书桌的重心偏右,为使阻力臂更短,应以O1为支点。为使动力臂最长,应将动力作用点选在书桌左上角A点,连接O1与A点,O1 A就是最长的动力臂,与它垂直的力就是最小的动力,因为要抬起书桌,所以动力方向应该斜向上。作如下图:
【例25】
27. 如图所示,已知撬棒AD=1m , CD=BC=0.2m.石头垂直作用在棒上的力是420N,若要撬动石头,则施加在撬棒,A点的力至少是( )
A. 84NB. 280NC. 140ND. 63N
【答案】A
【解析】
【详解】撬棒是一个杠杆,要使施加在撬棒A点的动力最小,应使动力臂L1最大,若以B点为支点,在A点施加垂直AD向下的动力时,动力臂L1=AB=0.6m,阻力臂L2=BC=0.2m;若以D点为支点,在A点施加垂直AD向上的动力时,动力臂L1=AD=1m,动力臂为最大值.阻力臂L2=CD=0.2m;根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,石头垂直作用在棒上的力是阻力,大小不变,阻力臂相同,动力臂越大越省力,因此以D为支点,动力臂最大,动力为最小.
施加在撬棒A点的力
故选A。
【例26】
28. 如图所示,小明用一可绕0点转动的轻质杠杆,将挂在杠杆下的重物提高,他用一个始终与杠杆垂直的力F,使杠杆由A位置缓慢转到B位置,如图所示,在这个过程中
A. F先变大后变小,先省力后费力
B. F先变大后变小,一直是费力的
C. F先变小后变大,先省力后费力
D. F—直变大,一直是省力的
【答案】A
【解析】
【详解】小明用一可绕O点转动的轻质杠杆,则O为杠杆的支点;力F始终与杠杆垂直,故动力臂L1不变,阻力为物体的重力,
由上图可:阻力臂L2(即重力的力臂)先变大,到水平位置时最大,然后又变小,根据杠杆的平衡条件可得:FL1=GL2,则动力F=×G,因G、L1不变,L2先变大后变小,故F变大后变小;当杠杆与竖直方向成较小的夹角时,动力臂大于阻力臂,为省力杠杆;当杠杆与竖直方向成较大的夹角时,由图可知,动力臂始终小于阻力臂,为费力杠杆,故只有A正确.故选A.
【例27】
29. 如图所示,地面上有一根两头粗细不同的木头,现用竖直向上的力F将木头抬起,在抬起的过程中,力F的大小( )
A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 保持不变D. 先增后减
【答案】C
【解析】
【详解】
根据杠杆的平衡条件可知
F1L1=F2L2
设支点(最右侧)为O,木棒重心为A,动力作用点为B,当木棒在水平位置时,杠杆满足
G·OA=F·OB
在将木棒提起的过程中,设动力臂为L1,阻力臂为L2;则有
FL1=GL2
即
由题意知
故F的大小不变,故ABD错误,C正确。
故选C。
【例28】
30. 如图所示,甲、乙两个物体的体积相等,甲的质量是乙质量的2倍,现杠杆处于水平平衡状态若将甲、乙二物体同时浸没在同种液体中,则杠杆将( )
A. 左端上升B. 右端上升C. 仍然保持水平状态D. 无法确定
【答案】B
【解析】
【详解】因为, 所以
由杠杆平衡条件可知:
所以
甲、乙两个物体体积相同,排开水的体积也相同,根据阿基米德原理,两物体受到水的浮力相同,此时杠杆两端所受拉力大小为物重减去浮力,则有
由于甲减小的浮力与力臂的乘积小,所以杠杆不再平衡,
甲所在一侧将下沉,即左端下沉,右端上升。
故选B。
【例29】
31. 如图所示,将所受重力为G的实心物体A挂在轻质杠杆的C端,在杠杆D端施加一个竖直向下的拉力F时,杠杆水平平衡;将物体A浸没在水中,施加在D端竖直向下的拉力的大小变为0.8F时,杠杆仍然能保持水平平衡。由以上条件可知,物体A的密度是水密度的____________倍。
【答案】5
【解析】
【详解】设物体的体积为V,密度为ρ,则物体的重力可以表示为
——①
根据杠杆平衡的条件可以得
变形得
即
——②
由于浮力的方向是竖直向上的,而重力的方向是竖直向下的,所以C端所受的合力的大小为
根据阿基米德原理
——③
根据杠杆平衡条件可得
——④
由②④可得
——⑤
把①③代入⑤,化简后可得
所以物体A的密度是水密度的5倍。
【例30】
32. 小李想测量食用油的密度,他手边的测量工具只有刻度尺.小李利用身边的器材设计出一个实验方案.找来一根均匀轻质直硬棒,用细线系在点吊起,硬棒在水平位置平衡,将一密度未知的金属块挂在硬棒左端处,另外找一个重物挂在硬棒右端,调节重物的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为,如图所示.下面是小李测出 的部分实验步骤,请你按照小李的实验思路,将实验步骤补充完整.
用刻度尺测出长度;
将适量水倒入烧杯(水密度为 为已知),金属块没入水中且不碰烧杯,把重物从处移动到处时(点未标出),硬棒再次在水平位置平衡,________,将金属块取出;
将适量油倒入另一烧杯,金属块没入油中且不碰烧杯,将重物从处移动到处时,硬棒再次在水平位置平衡,________,将金属块取出,用抹布擦干;
利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算的表达式为:________.
【答案】 ①. 用刻度尺测出的长度 ②. 用刻度尺测出的长度、 ③.
【解析】
【详解】由分析可知,(2)用刻度尺测出OE的长度L1 ;(3)用刻度尺测出OF的长度L2,当金属块B未放入水和油中时,由杠杆的平衡条件可得,GB⋅OC=GA⋅L0,金属块B没入水中时,由杠杆的平衡条件可得,(GB−ρ水gV)⋅OC=GA⋅L1 ,金属块B没入油中时,由杠杆的平衡条件可得,(GB−ρ油gV)⋅OC=GAL2,ρ水gV⋅OC=GA⋅L1−GA⋅L0,ρ油gV⋅OC=GAL2−GA⋅L0,两式之比得,ρ油=.
【点睛】本题要求食用油的密度,由题可判断必须要通过杠杆的平衡条件,找到ρ油和ρ水关系,才能求得ρ油,要通过杠杆的平衡条件找关系就要知道力臂,所以要测出OE的长度和OF的长度.然后通过杠杆的平衡条件求解.
【练1】
33. 如图所示,要把圆筒B推上台阶。请在图中画出最小推力F。
【答案】
【解析】
【详解】要作最小推力F,根据杠杆平衡公式,需要推力力臂最大,由图可知支点为O点,圆筒推上台阶的力的最大力臂是过O点的直径,因此连接OB,并延长OB,即可得到直径,最小力与最大力臂垂直且斜向上;故作图如下所示:
【练2】
34. 我国古代许多工具都巧妙地运用了物理学原理,展现了劳动人民丰富的智慧和极大的创造力.如图所示,①②③④为探究物理规律的四个实验,abcd为物理规律的应用实例,箭头表示规律和应用之间的对应关系,其中对应关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.倒装壶的基本原理与普通茶壶相同,都是利用的连通器原理,两图的原理相同,故A正确;
B.孔明灯是利用了空气的浮力升空的,与物体在水中的浮沉条件本质相同,故B正确;
C.古代的桔槔是利用了杠杆的原理,与二力平衡条件没有直接的关系,二者原理不同,故C错误;
D.两心壶的壶身上有两个小孔,按住小孔,则壶内液体在外界大气压的作用下不能顺利流出,因此可通过大气压控制是哪一部分的液体流出,与上图的原理相同,故D正确。
故选ABD.
【练3】
35. 如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中,力F的大小将( )
A. 不变B. 变小C. 变大D. 先变大后变小
【答案】C
【解析】
【详解】在杠杆缓慢由A到B的过程中,力F始终与杠杆垂直,所以动力臂OA的长度没有变化,阻力G的大小没有变化,而阻力臂l却逐渐增大;由杠杆的平衡条件知:F•OA=G•l,当OA、G不变时,l越大,那么F越大;因此拉力F在这个过程中逐渐变大.C符合题意,选项ABD不符合题意.
【练4】
36. 图甲、乙是小东同学研究杠杆平衡条件的实验装置和操作图,关于此实验下列说法正确的是( )
A. 实验前发现杠杆如图甲所示,则需要将杠杆的平衡螺母向左调节,使杠杆水平平衡
B. 杠杆支点O位于其重心处是为了避免杠杆自重对实验的影响
C. 图乙中,在B点挂6个相同的钩码可以使杠杆水平平衡
D. 图乙中,在O点右侧杠杆上的某位置施加竖直向上的力,可以使杠杆水平平衡
【答案】BC
【解析】
【详解】A.调节平衡时,右高右调,如图甲可知,杠杆左端下沉,则需要将平衡螺母向右调节,故A错误;
B.杠杆本身会受到重力,为了避免杠杆自重对实验的影响,需要让杠杆支点O位于其重力作用线上,故B正确;
C.左侧力与力臂的乘积为
4G×3L=12GL
在B点挂6个相同钩码,右侧力与力臂的乘积为
6G×2L=12GL
左右两侧力与力臂的乘积相等,故杠杆平衡,故C正确;
D.A点挂钩码使杠杆逆时针转动,若在O点右侧杠杆上的某位置施加竖直向上的力,这个力也使杠杆逆时针转动,无法使杠杆水平平衡,故D错误。
故选BC。模块要点
考查方式
学习要求
考查类型
等级划分
7个要点
杠杆的认识
力臂的画法
概念辨析
常考点、易错点
☆☆
探究杠杆平衡条件
探究杠杆的平衡条件
实验探究
常考点、易错点
☆☆
杠杆的分类
杠杆的分类
概念辨析
常考点
☆
杠杆的平衡计算
杠杆的平衡计算
规律应用
常考点、易错点
☆☆
最小力问题
常考点、难点
动态力臂
常考点、难点
☆☆☆
杠杆测密度
常考点、难点
动力F1/N
_______
模块要点
考查方式
学习要求
考查类型
等级划分
7个要点
杠杆的认识
力臂的画法
概念辨析
常考点、易错点
☆☆
探究杠杆平衡条件
探究杠杆的平衡条件
实验探究
常考点、易错点
☆☆
杠杆的分类
杠杆的分类
概念辨析
常考点
☆
杠杆的平衡计算
杠杆的平衡计算
规律应用
常考点、易错点
☆☆
最小力问题
常考点、难点
动态力臂
常考点、难点
☆☆☆
杠杆测密度
常考点、难点
动力F1/N
_______
相关试卷
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