2023年中考物理復(fù)習(xí)-專題13 杠桿及其平衡條件應(yīng)用問(wèn)題【有答案】

用小微專題精準(zhǔn)練助力2023中考物理四點(diǎn)問(wèn)題大突破（二輪復(fù)習(xí)通用）第一部分中考重點(diǎn)基礎(chǔ)考點(diǎn)專題篇杠桿及其平衡條件應(yīng)用問(wèn)題一、選擇題1.（2022湖南湘潭）如圖所示，一均勻杠桿可以繞中點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿上垂直粘有A、B兩根粗細(xì)相同的蠟燭且剛好在水平位置平衡，兩蠟燭所處位置到O點(diǎn)的水平距離lAO＝2lBO，現(xiàn)同時(shí)點(diǎn)燃蠟燭，經(jīng)時(shí)間t，它們減少了相等的質(zhì)量，下列說(shuō)法正確的是（）A.點(diǎn)燃前A、B蠟燭重力之比為1∶2B.經(jīng)時(shí)間t，杠桿右端下沉C.經(jīng)時(shí)間t，杠桿左端下沉D.經(jīng)時(shí)間t，杠桿繼續(xù)保持水平平衡【答案】AB【解析】A．點(diǎn)燃前A、B蠟燭前，杠桿處于平衡狀態(tài)，根據(jù)杠桿的平衡條件可知GAlAO＝GBlBO變形得故A正確；BCD．經(jīng)時(shí)間t，蠟燭燃燒后減小的重力ΔG相同，則支點(diǎn)左邊力與力臂的乘積為(GA-ΔG)lAO＝GAlAO﹣ΔGLAO支點(diǎn)右邊力與力臂的乘積為(GB-ΔG)lBO＝GBlBO-ΔGlBO由于lAO＞lBO，所以ΔGlAO＞ΔGlBO，GAlAO＝GBlBO則有GAlAO﹣ΔGLAO＜GBlBO-ΔGlBO所以杠桿右端下沉，故B正確，CD錯(cuò)誤。故選AB。2.（2022江蘇南通）如圖所示，輕質(zhì)杠桿AB繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，某同學(xué)在杠桿的左端掛一重為G的物塊，在A端施加一個(gè)始終豎直向下的力F，將重物慢慢提升到一定高度，使杠桿處于圖示的位置靜止。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.此時(shí)杠桿是平衡的B.此時(shí)該杠桿是省力杠桿C.此時(shí)G×OB≠F×OAD.要使A端的力最小，則F的方向應(yīng)垂直O(jiān)A向下【答案】C【解析】A．杠桿處于圖示的位置靜止，此時(shí)杠桿是平衡的，故A正確，不符合題意；B．如下圖所示，此時(shí)該杠桿的動(dòng)力臂大于阻力臂，故此時(shí)是省力杠桿故B正確，不符合題意；C．此時(shí)杠桿平衡，由杠桿平衡條件得G×l1=F×l2，由兩個(gè)直角三角形相似得所以此時(shí)G×OB=F×OA故C錯(cuò)誤，符合題意；D．要使A端的力最小，需要?jiǎng)恿Ρ圩铋L(zhǎng)，即動(dòng)力臂為OA時(shí)，動(dòng)力最小，則F的方向應(yīng)垂直O(jiān)A向下，故D正確，不符合題意。故選C。3.（2022江蘇常州）為了拔除外來(lái)入侵物種“一枝黃花”，農(nóng)業(yè)專家自制輕質(zhì)拔草器，如圖所示，將拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手對(duì)拔草器施力，可將植株連根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】杠桿平衡條件。根據(jù)題意可知阻力大小是不變的，要讓動(dòng)力最小，應(yīng)該使盡量小，盡量大。根據(jù)圖示最小，垂直于杠桿，的長(zhǎng)度最大的，C符合題意，ABD不符合題意。故選C。4.（2022廣西賀州）如圖所示的四種工具中，屬于省力杠桿的是（）A.筷子B.托盤(pán)天平C.羊角錘D.火鉗【答案】C【解析】A．筷子使用時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，屬于費(fèi)力杠桿，故A不符合題意；B．托盤(pán)天平在使用時(shí)，動(dòng)力臂等于阻力臂，屬于等臂杠桿，既不省力也不費(fèi)力，故B不符合題意；C．羊角錘在使用時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故C符合題意；D．火鉗在使用時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，屬于費(fèi)力杠桿，故D不符合題意。故選C。5.（2022齊齊哈爾）下列幾種生活中常用的工具都是杠桿。正常使用時(shí)屬于省力杠桿的是（）A.用園藝剪修枝B.用食品夾取食物C.用核桃?jiàn)A夾核桃D.用鋼絲鉗剪鋼絲【答案】ACD【解析】A．修剪樹(shù)枝時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故A符合題意；B．用食品夾取食物時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，屬于費(fèi)力杠桿，故B不符合題意；C．用核桃?jiàn)A夾核桃時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故C符合題意；D．用鋼絲鉗剪鋼絲時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故D符合題意；故選ACD。6.（2022廣西玉林）如圖所示，杠桿處于水平平衡狀態(tài)，若在杠桿兩側(cè)掛鉤碼處各增加一個(gè)質(zhì)量相同的鉤碼，則杠桿（）A.仍然平衡 B.右端下降 C.左端下降 D.勻速轉(zhuǎn)動(dòng)【答案】C【解析】設(shè)杠桿上每一格的長(zhǎng)度為l，每個(gè)鉤碼的重力為G，原來(lái)杠桿水平平衡時(shí)，有2G×3l=3G×2l在杠桿兩側(cè)掛鉤碼處各增加一個(gè)質(zhì)量相同的鉤碼時(shí)，左側(cè)動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積為3G×3l=9Gl右側(cè)阻力與阻力臂的乘積為4G×2l=8Gl因?yàn)?Gl>8Gl根據(jù)杠桿平條件可知，杠桿左端會(huì)下降，ABD不符合題意，C符合題意二、填空題1.（2022河北?。┰趧趧?dòng)課上，小明利用鉗子反復(fù)彎折鐵絲，彎折處鐵絲的溫度升高，這是通過(guò)______的方式改變鐵絲內(nèi)能的，如圖所示，在剪斷鐵絲的過(guò)程中，鉗子是一個(gè)_______（選填“省力”或“費(fèi)力”）杠桿?！敬鸢浮孔龉κ×Α窘馕觥繌澱坭F絲時(shí)，人對(duì)鐵絲做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體內(nèi)能增大，溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)更加劇烈，這是通過(guò)做功的方式改變鐵絲的內(nèi)能。在剪斷鐵絲的過(guò)程中，鉗子的動(dòng)力臂大于阻力臂，根據(jù)杠桿平衡條件，動(dòng)力小于阻力，所以鉗子是一個(gè)省力杠桿。2.（2022黑龍江龍東）周末，小剛?cè)ズ呩烎~(yú)，釣到魚(yú)后他將魚(yú)拉出水面，如圖所示，魚(yú)線對(duì)魚(yú)的拉力和魚(yú)對(duì)魚(yú)線的拉力是一對(duì)__________力；小剛使用釣魚(yú)竿時(shí)，釣魚(yú)竿是一個(gè)__________（選填“省力”、“等臂”或“費(fèi)力”）杠桿?！敬鸢浮肯嗷プ饔觅M(fèi)力【解析】相互作用力是作用在兩個(gè)物體上的力，大小相等，方向相反，作用在同一直線上，而題目中魚(yú)線對(duì)魚(yú)的拉力和魚(yú)對(duì)魚(yú)線的拉力符合相互作用力的特點(diǎn)，所以魚(yú)線對(duì)魚(yú)的拉力和魚(yú)對(duì)魚(yú)線的拉力是一對(duì)相互作用力。由圖可知，釣魚(yú)竿在使用時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，所以釣魚(yú)竿是一個(gè)費(fèi)力杠桿。3.（2022湖南懷化）體積相同的實(shí)心物塊甲和乙，它們分別掛在一根輕質(zhì)不等臂杠桿AOB的左右兩端，保持水平位置平衡，已知甲和乙的密度之比為1∶2，則AO∶OB=___________，若將甲、乙如圖所示同時(shí)浸沒(méi)在水中，則杠桿___________端將下降。（選填“A”或“B”）【答案】2∶1B【解析】已知甲和乙的密度之比為1∶2，體積相同，則甲和乙的重力之比為根據(jù)杠桿的平衡條件所以則AO∶OB=2∶1。若將甲、乙如圖所示同時(shí)浸沒(méi)在水中，則由于體積相同且都浸沒(méi)，則兩物體受到的浮力相等此時(shí)作用在杠桿兩端的力分別為再根據(jù)，則此時(shí)因?yàn)锳O∶OB=2∶1，則可得故同時(shí)浸沒(méi)在水中后，則杠桿B端下降。4.（2022江蘇泰州）建設(shè)中的常泰大橋?yàn)樾崩鞴?、鐵路兩用大橋，如圖為小華制作的斜拉索大橋模型，她用長(zhǎng)30cm，重5N的質(zhì)地均勻分布的木條OA做橋面，立柱GH做橋塔，OA可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，A端用細(xì)線與GH上的B點(diǎn)相連，橋面OA實(shí)質(zhì)是一種______（填簡(jiǎn)單機(jī)械名稱），保持橋面水平，細(xì)線對(duì)OA的拉力F＝______N；將細(xì)線一端的固定點(diǎn)由B點(diǎn)改至C點(diǎn)，拉力F的大小變化情況是______，由此小華初步了解到大橋建造很高橋塔的好處。【答案】杠桿5N變小【解析】在力的作用下如果能繞著一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒就叫杠桿。OA可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以橋面OA實(shí)質(zhì)是杠桿。OA保持與橋面水平時(shí)，此時(shí)拉力F為杠桿OA的動(dòng)力，由于拉力方向與OA成30度角，所以動(dòng)力臂為OA長(zhǎng)的二分之一，阻力為杠桿OA的重力，阻力臂為OA長(zhǎng)的二分之一，為等臂杠桿，根據(jù)杠桿平衡原理可知，細(xì)線對(duì)OA的拉力F為5N。將細(xì)線一端的固定點(diǎn)由B點(diǎn)改至C點(diǎn)，動(dòng)力臂將變大，阻力和阻力臂不變，根據(jù)杠桿平衡條件可知，拉力F的大小將變小。5.（2022湖北恩施州）汽車在冰雪路面上行駛，輪子上安裝防滑鏈，這是通過(guò)增大接觸面________的方法來(lái)增大與路面的摩擦力。如圖所示，汽車起重機(jī)通過(guò)液壓裝置推動(dòng)吊臂時(shí)，吊臂屬于________（選填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”）杠桿?！敬鸢浮看植诔潭荣M(fèi)力【解析】在冰雪路面上行駛時(shí)，汽車輪胎上裝防滑鏈，是為了在壓力一定時(shí)，增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦。由圖可見(jiàn)，吊臂OAB是杠桿，O是支點(diǎn)，動(dòng)力作用在A點(diǎn)，阻力作用在B點(diǎn)，則動(dòng)力臂小于阻力臂，故吊臂是費(fèi)力杠桿。6.（2022湖南衡陽(yáng)）晚飯后，媽媽帶著小濤和他兩歲的妹妹到文化活動(dòng)中心玩蹺蹺板，如圖所示，圖中的轉(zhuǎn)軸相當(dāng)于杠桿的___________，妹妹的總重力比小濤的重力大，蹺蹺板水平平衡時(shí)，小濤比媽媽離轉(zhuǎn)軸___________（選填“遠(yuǎn)”或“近”）；若媽媽放下懷抱中的妹妹（媽媽的位置不變），為了保持蹺蹺板水平平衡，小濤應(yīng)適當(dāng)___________轉(zhuǎn)軸（選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）?！敬鸢浮恐c(diǎn)遠(yuǎn)靠近【解析】支點(diǎn)是杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，圖中蹺蹺板繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸相當(dāng)于杠桿的支點(diǎn)。蹺蹺板水平平衡時(shí)，設(shè)妹妹的總重力為G1，力臂為l1，小濤的重力為G2，力臂為l2，由杠桿平衡條件得到G1l1=G2l2已知G1>G2所以l1<l2小濤比媽媽離轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)一些。若媽媽放下懷抱中的妹妹（媽媽的位置不變），G1減小，l1不變，G2不變，為了保持蹺蹺板水平平衡，由杠桿平衡條件可知，減小l2，小濤應(yīng)適當(dāng)靠近轉(zhuǎn)軸。7.（2022江蘇無(wú)錫）桿秤是我國(guó)古代勞動(dòng)人民的一項(xiàng)發(fā)明，是各種衡器中歷史最悠久的一種，稱量物體質(zhì)量時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)________（填簡(jiǎn)單機(jī)械名稱）。某桿秤的示意圖如圖所示，C處是秤鉤，A、B位置各有一個(gè)提紐，BC=7cm，秤砣質(zhì)量為0.5kg。提起B(yǎng)處提紐，秤鉤不掛物體，將秤砣移至D點(diǎn)，桿秤恰好水平平衡，BD=1cm；將質(zhì)量為2.5kg的物體掛在秤鉤上，提起B(yǎng)處提組，秤砣移至最大刻度E處，桿秤再次水平平衡，則BE=________cm。若要稱量質(zhì)量更大的物體，應(yīng)選用________處提紐?！敬鸢浮扛軛U34A【解析】桿秤在使用時(shí)是一個(gè)繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，相當(dāng)于一個(gè)杠桿。杠桿前后兩次在水平位置平衡，根據(jù)杠桿平衡條件，動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積等于阻力和阻力臂的乘積，在掛物體前掛上物體后上下兩式相減有則若要稱量質(zhì)量更大的物體，根據(jù)杠桿平衡條件，在桿秤長(zhǎng)度一定時(shí)，應(yīng)選用A處的提紐，這樣可以減小阻力臂，增大動(dòng)力臂，在秤砣重力一定時(shí)稱量質(zhì)量更大的物體，使杠桿仍舊平衡，所以應(yīng)選用A處的提紐。8.（2022廣西百色）如圖所示，輕質(zhì)細(xì)桿可繞豎直墻上的O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，末端掛一個(gè)重為150N的物體，拉力F沿水平方向，當(dāng)θ=45°時(shí)，拉力F=_________N。若保持拉力沿水平方向，讓細(xì)桿順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)到圖中虛線位置，則拉力將__________（選填“變大”或“變小”）。【答案】150變大【解析】如下圖：θ=45°，拉力的方向沿水平方向，阻力來(lái)自物體的重力，阻力的方向豎直方向，根據(jù)等腰直角三角形的知識(shí)可知，F(xiàn)的力臂與阻力的力臂是相同的，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動(dòng)力等于阻力，所以F=G=150N若保持拉力水平方向，讓杠桿順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度到虛線位置，易知，此時(shí)的動(dòng)力臂變小，阻力臂變大，在阻力不變的情況下，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，拉力將變大。三、實(shí)驗(yàn)探究題1.（2022湖南益陽(yáng)）在探究“杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：（1）沒(méi)有掛鉤碼時(shí)，杠桿靜止時(shí)的狀態(tài)如圖所示，為了使杠桿在水平位置平衡，平衡螺母應(yīng)向___________移動(dòng)；（2）杠桿在水平位置平衡后，在杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡。然后改變動(dòng)力和動(dòng)力臂，相應(yīng)調(diào)節(jié)阻力和阻力臂，再做幾次實(shí)驗(yàn)。再做幾次實(shí)驗(yàn)的目的是___________（填序號(hào)）；A．多次測(cè)量求平均值，減小誤差B．尋找規(guī)律的普遍性（3）當(dāng)貨車所載貨物重心太靠后時(shí)，貨車會(huì)翹起來(lái)，如圖所示，這樣容易造成交通安全事故。若以后輪為支點(diǎn)，貨物對(duì)貨車壓力F的力臂用表示，貨車重力G的力臂用表示，貨車之所以會(huì)翹起來(lái)，是因?yàn)開(kāi)__________（選填“>”、“=”或“<”）?！敬鸢浮坑褺>【解析】（1）杠桿的右端上翹，左端下沉，說(shuō)明重心偏左，要使杠桿在水平位置平衡，平衡螺母應(yīng)向上翹的右端移動(dòng)。（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納出物理規(guī)律時(shí)，一般要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)論的偶然性，歸納出的物理規(guī)律才具有普遍性，所以在探究杠桿平衡的條件時(shí)，多次改變力和力臂的大小主要是為了尋找規(guī)律的普遍性。（3）貨車可以看成杠桿，若以后輪為支點(diǎn)，當(dāng)時(shí)，貨車便不能平衡，貨車車頭會(huì)翹起來(lái)。2.（2022廣東）在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中：（1）小明安裝好杠桿后，發(fā)現(xiàn)其左端下沉，如圖甲所示。為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向___________調(diào)節(jié)；（2）如圖乙所示，杠桿調(diào)節(jié)平衡后，在A處懸掛3個(gè)鉤碼，每個(gè)鉤碼重0.5N。如果在B處施加一個(gè)拉力使杠桿在水平位置再次平衡，當(dāng)方向?yàn)開(kāi)__________時(shí)，拉力最小，大小為_(kāi)__________N；（3）課后，小明制作了一個(gè)簡(jiǎn)易杠桿，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，然后在它兩邊恰當(dāng)位置分別放上不同數(shù)量的同種硬幣，使其在水平位置再次平衡，如圖丙所示，則力臂___________。若兩邊同時(shí)各取走一枚硬幣，則杠桿的___________端將下沉。【答案】（1）右（2）豎直向下2（3）2：1右【解析】（1）由圖甲知，杠桿的左端下沉，應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母才能讓杠桿在水平位置平衡。（2）在B處施加的動(dòng)力方向豎直向下時(shí)，對(duì)應(yīng)的動(dòng)力臂最大。據(jù)杠桿的平衡條件，阻力和阻力臂不變時(shí)，動(dòng)力臂最大，對(duì)應(yīng)的動(dòng)力最小。杠桿在水平位置平衡時(shí)，有3×0.5N×4l=F1×3l解得最小拉力F1=2N（3）由圖示知，左邊對(duì)杠桿的作用