專題28杠桿（知識點復習+例題講解+過關(guān)練習）-備戰(zhàn)2023年中考物理一輪復習考點幫 （原卷版）

專題28杠桿【考點分析】章節(jié)考點考試題型難易度簡單機械杠桿選擇題、填空題、作圖題★杠桿的平衡選擇題、填空題、計算題★★★杠桿的分類：省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿選擇題、填空題★★【知識點總結(jié)+例題講解】一、杠桿：1.定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫杠桿。（1）“硬棒”不一定是棒，泛指有一定長度的，在外力作用下不變形的物體；（2）杠桿可以是直的，也可以是任何形狀的。2.杠桿的五要素：（1）支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中間，在杠桿轉(zhuǎn)動時，支點是相對固定的。（2）動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F1”表示；（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F2”表示；（4）動力臂：從支點到動力作用線的垂直距離，用“l(fā)1”表示；（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的垂直距離，用“l(fā)2”表示。3.注意：（1）無論動力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個力的作用效果正好相反。一般情況下，把人施加給杠桿的力或使杠桿按照人的意愿轉(zhuǎn)動的力叫做動力，而把阻礙杠桿按照需要方向轉(zhuǎn)動的力叫阻力；（2）力臂是點到線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。力的作用線通過支點的，其力臂為零，對杠桿的轉(zhuǎn)動不起作用。4.杠桿作圖：（1）力臂：①根據(jù)題意先確定支點O；②確定動力和阻力并用虛線將其作用線延長；③從支點向力的作用線畫垂線，并用l1和l2分別表示動力臂和阻力臂。（2）杠桿作圖：最小力：①連接該點與支點O；②在該點做這條連接線的垂線；③根據(jù)杠桿平衡，確定力的方向，標上力的符號。【例題1】如圖所示，使用起子向上用力打開瓶蓋時，起子可視為杠桿，這時杠桿的支點是（）A.A點B.B點C.C點D.D點【變式1】獨竹漂是一項民間絕技，表演者站在一根楠竹上，手執(zhí)一根細竹竿為“槳”，左右點水、破浪前進。如圖所示，表演者右手撐住竹竿的A點，左手在B點用力擺動竹竿使楠竹在水面滑行，若將竹竿看作杠桿，下列有關(guān)說法不正確的是（）A.A點為杠桿的支點B.B點越靠近水面，表演者施加的動力越小C.竹竿是一個費力杠桿D.若B點位于A點與竹竿下端所受力的作用點的中點，則竹竿為等臂杠桿【例題2】圖中，使杠桿OA保持靜止，畫出F1的力臂L1和阻力F2的力臂L2?！咀兪?】圖中的杠桿保持平衡狀態(tài)，請在圖中分別畫出動力F1和阻力臂L2?！纠}3】如圖所示，杠桿可繞固定點O轉(zhuǎn)動，且自重不計，要使杠桿在圖示位置平衡，請作出物塊所受重力示意圖和施加在A點使杠桿平衡的最小力F及其力臂L的示意圖?！咀兪?】圖中作出動力臂和阻力。二、杠桿的平衡：1.杠桿的平衡：當杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了。2.杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，或F1·L1=F2·L2（1）杠桿靜止不動的平衡屬于“靜平衡”；（2）杠桿如果在相等時間內(nèi)轉(zhuǎn)過相等的角度，即勻速轉(zhuǎn)動時，也叫做杠桿的平衡，這屬于“動平衡”；3.杠桿的平衡條件實驗：（1）首先調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。當杠桿在水平位置平衡時，力臂l1和l2恰好重合，這樣就可以由杠桿上的刻度直接讀出力臂示數(shù)大小了，而圖甲杠桿在傾斜位置平衡，讀力臂的數(shù)值就沒有乙方便。由此，只有杠桿在水平位置平衡時，我們才能夠直接從杠桿上讀出動力臂和阻力臂的大小，因此本實驗要求杠桿在水平位置平衡；（2）在實驗過程中絕不能再調(diào)節(jié)螺母。因為實驗過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母，就會破壞原有的平衡。【例題4】如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA可繞O點轉(zhuǎn)動，OA=0.3m，OB=0.2m。A點處掛一個質(zhì)量為2kg的物體G，B點處加一個豎直向上的力F，杠桿在水平位置平衡，則物體G的重力大小為N，力F大小為N?！咀兪?】如圖所示，是挖井時從井中提升沙土的杠桿示意圖。杠桿AB可以在豎直平面內(nèi)繞固定點O轉(zhuǎn)動，已知AO:OB=3：2，懸掛在A端的桶與沙土所受的重力為200N，懸掛在B端的配重所受的重力為80N。當杠桿AB在水平位置平衡時，加在配重下面繩端的豎直向下的拉力F是N?！纠}5】如圖所示，OA是輕質(zhì)杠桿，杠桿中間懸掛有一重物G，在A端施加一個拉力F，力F的方向始終與杠桿OA垂直且向上，當將杠桿慢慢繞逆時針方向轉(zhuǎn)動至水平位置的過程中，關(guān)于力F的大小的說法正確的是（）A.變大B.不變C.變小D.無法確定【變式5】如圖所示，重力為G的均勻木棒豎直懸于O點，在其下端施一始終垂直于棒的拉力F讓棒緩慢轉(zhuǎn)到圖中虛線所示位置，在轉(zhuǎn)動的過程中（）A.動力F逐漸變大B.動力F逐漸變小C.動力F一直不變D.無法確定動力F大小三、杠桿分類：1.省力杠桿：動力臂l1＞阻力臂l2，則平衡時F1＜F2；這種杠桿使用時可省力（即用較小的動力就可以克服較大的阻力），但卻費了距離（即動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離，并且比不使用杠桿，力直接作用在物體上移動的距離大）。2.費力杠桿：動力臂l1＜阻力臂l2，則平衡時F1＞F2；這種杠桿叫做費力杠桿。使用費力杠桿時雖然費了力（動力大于阻力），但卻省距離（可使動力作用點比阻力作用點少移動距離）。3.等臂杠桿：動力臂l1=阻力臂l2，則平衡時F1=F2；這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力，也不費力，即不省距離也不費距離。4.既省力又省距離的杠桿時不存在的?！纠}6】下列設備在使用中屬于費力杠桿的是（）A.滅火器的壓柄B.訂書機C.起瓶器D.釣魚竿【變式6】以下四幅圖描繪的是杠桿在生活中的應用，其中屬于省力杠桿的是（）A.開瓶扳手B.釣魚竿C.筷子D.笤帚跟蹤訓練1.日常生活中以下工具：①鋼絲鉗②鑷子③扳手④天平⑤釣魚竿⑥瓶蓋起子在下常使用的情況下屬于省力杠桿的是（）A.①③⑥B.②④⑤C.①④⑤D.②③⑥2.如圖所示，下列工具正常使用過程中，屬于費力杠桿的是（）A．用園藝剪刀修剪枝葉B．用垃圾鉗撿垃圾C．用彎頭剪刀修眉D．用鉗子擰螺絲3.如圖所示的杠桿質(zhì)量不計，O為支點。物體A和B均為實心，且A的體積是B的體積的2倍，物體A重力為6N，此時杠桿保持水平平衡，則下列說法正確的是（）A．物體B重力為3N B．物體B重力為8N C．物體B的密度比物體A的4倍 D．物體A和物體B同時調(diào)到杠桿左右兩端，杠桿依然能保持平衡4.如圖所示的杠桿每小格的長度相等，質(zhì)量不計，O為支點。物體A的重力為3N，此時杠桿平衡，則下列說法正確的是（）A．物體B的重力為6N B．物體B的重力為8N C．物體A和B都靠近支點一格，杠桿能保持平衡 D．物體A和B都遠離支點一格，杠桿能保持平衡5.在“研究杠桿的平衡條件”實驗中，若實驗時在杠桿的左端懸掛一個物體，右端用彈簧秤拉著，如圖所示使杠桿在水平位置保持平衡，手拉著彈簧秤緩慢地沿圖中虛線的位置1移動到2（杠桿始終在水平位置保持平衡），則彈簧秤的示數(shù)（）A．不斷增大B．不斷減小C．先增大，后減小D．先減小，后增大6.如圖所示，為一可繞O點轉(zhuǎn)動的杠桿，在A端通過繩作用一豎直向下的拉力F使杠桿平衡，此時AB部分水平，保持重物靜止不動，而使繩繞A點從如圖所示的位置沿圖中的虛線CD轉(zhuǎn)動，則（）A．逆時針轉(zhuǎn)，F(xiàn)逐漸變大，F(xiàn)與對應力臂的乘積逐漸變大B．順時針轉(zhuǎn)，F(xiàn)先變小后變大，F(xiàn)與對應力臂的乘積先變小后變大C．順時針轉(zhuǎn)，F(xiàn)先變小后變大，F(xiàn)與對應力臂的乘積不變D．逆時針轉(zhuǎn)，F(xiàn)先變小后變大，F(xiàn)與對應力臂的乘積先變小后變大7.如圖，將直桿沿重心O點處懸掛起來，空桶掛于A點，質(zhì)量為M的重物掛在P點時，桿恰好水平平衡，當桶內(nèi)裝滿不同密度液體時，重物需要懸掛在不同位置，才能使桿在水平位置再次平衡，若在桿上相應位置標上密度值，就能直接讀出桶中液體的密度。下列方法中，能使該直桿密度計的測量精度更高一些的是（）A．減小AO之間的距離B．減小重物質(zhì)量C．減小桶的容積D．增大桶的質(zhì)量8.重為100N的甲物體靜止在水平地面上時，對地面的壓強為6×105Pa?，F(xiàn)將甲物體用細繩掛在輕質(zhì)杠桿的A端，杠桿的B端懸掛乙物體，乙物體的質(zhì)量為3kg，杠桿在水平位置平衡時。如圖所示。OA：AB＝2：7，g取10N/kg。要使甲物體恰好被細繩拉離地面，則（）A．甲物體對地面的壓力只需減少20NB．甲物體的底面積應小于6×10﹣5m2C．杠桿B端所掛物體的質(zhì)量至少增加至4kgD．可以移動支點O的位置，使AO：AB＝1：49.如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA可繞O點無摩擦轉(zhuǎn)動，A點處掛一個重為30N的物體，B點處加一個豎直向上的力F，杠桿在水平位置平衡，且OB：AB＝2：1，則F＝N，它是杠桿。10.如圖甲所示，一根粗細均勻的長度為0.8m的金屬桿，可以繞O點在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，將一個拉力傳感器豎直作用在桿上，并使桿始終在水平位置平衡，該傳感器顯示的拉力F與其作用點到O點的距離L，變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，則金屬桿的重力為N，拉力F與L的關(guān)系式是。11.小明在探究“杠桿平衡條件”的實驗中：（1）小明發(fā)現(xiàn)杠桿左端低右端高，要使它在水平位置平衡，應將杠桿右端的平衡螺母向調(diào)節(jié)。小明調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的主要目的是。（2）小明用彈簧測力計在B點拉（如圖甲），才可以在杠桿上直接讀出動力臂。（3）如圖乙所示，某同學不改變拉力方向把杠桿由圖乙的位置緩慢拉到圖丙的位置時，彈簧秤的示數(shù)將。（填“變大”、“變小”或“不變”，設杠桿質(zhì)地均勻，支點恰好在杠桿的中心，并且不計支點處摩擦）（4）小明繼續(xù)研究杠桿的機械效率，他們用輕繩懸掛杠桿一端的O點作為支點，在B點用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在A點用輕繩豎直懸掛一個彈簧測力計測拉力F，裝置如圖丁所示，使杠桿緩慢勻速上升，用刻度尺分別測出A、B兩點上升的高度為h1、h2；則：①杠桿機械效率的表達式為η＝。（用測量的物理量符號表示）②若只將測力計的懸掛點由A移至C點，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機械效率將（選填“變大”、“變小”或“不變”）。12.如圖所示，花崗巖石塊甲、乙體積之比為12：3，將它們分別掛在輕質(zhì)硬棒AB的兩端，當把石塊甲浸沒在水中時，硬棒恰能水平位置平衡。然后將甲石塊從水中取出，拭干后浸沒在液體丙中，調(diào)節(jié)石塊乙的位置到C處時，硬棒在水平位置再次平衡，且OC＝2OA．（已知花崗巖的密度ρ＝2.6×103kg/m3）。求：（1）AO：OB；（2）液體丙的密度。真題過關(guān)一、選擇題（共10小題）：1．（2022?賀州）如圖所示的四種工具中，屬于省力杠桿的是（）A．筷子B．托盤天平C．羊角錘D．火鉗2．（2022?荊州）某學校勞動教育課堂上，四位同學利用杠桿原理使用勞動工具的場景如圖所示。其中屬于使用費力杠桿的是（）A．鋤地時舉起鋤頭B．用羊角錘拔釘子C．用園藝剪修剪樹枝D．用鋼絲鉗剪鐵絲3．（2022?濟南）小強開啟飲料時，瓶起子可視為一個杠桿，如圖所示。下列各圖能正確表示其工作原理的是（）4．（2022?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5．（2022?紹興）小敏在做“研究杠桿平衡條件”的實驗時，先后出現(xiàn)杠桿右端下降的現(xiàn)象。為使杠桿水平平衡，下列操作正確的是（）A．圖甲中平衡螺母向左調(diào)節(jié)；圖乙中右側(cè)鉤碼向左移動B．圖甲中平衡螺母向左調(diào)節(jié)；圖乙中右側(cè)鉤碼向右移動C．圖甲中平衡螺母向右調(diào)節(jié)；圖乙中左側(cè)鉤碼向左移動D．圖甲中平衡螺母向右調(diào)節(jié)；圖乙中左側(cè)鉤碼向右移動6．（2022?濱州）司馬遷在《史記》中有壯麗輝煌的咸陽宮的描述。如圖是我們的祖先在建造宮殿時利用木棒搬動巨大木料的情景。他們通過橫桿、支架、石塊等，將巨木的一端抬起，墊上圓木，以便將其移到其它地方。以下分析不正確的是（）A．通過橫桿、支架等，將巨木的一端抬起是使用了杠桿B．人越靠近橫桿的右端，會更省力地抬起巨木的一端C．將巨木的一端抬起，墊上圓木是為了減小摩擦D．支架下端墊有底面積較大的石塊，是為了增大支架對地面的壓強7．（2022?邵陽）某天，“生物”和“物理”兩位大師在一起進行體育鍛煉。“生物”大師伸出健碩的手臂對“物理”大師說：“看，我能提起很重的物體哦（如圖）！”“物理”大師豎起大拇指說：“真厲害！其實，你的前臂就是物理學中的一根杠桿。”以下對于這根杠桿在提起重物的過程中，分析合理的是（）A．前臂杠桿的支點O在肘關(guān)節(jié)處B．肱二頭肌給橈骨的力F1是阻力C．重物給前臂的力F2是動力D．前臂是一根省力杠桿8．（2022?恩施州）如圖所示，是小強參加勞動實踐挑水時的場景。若扁擔重10N，每只桶總重均為200N，當扁擔在水平位置保持靜止時，扁擔受到肩的支持力約為（）A．210N B．410N C．200N D．400N9．（2022?包頭）如圖所示，輕質(zhì)杠桿OB可繞O點轉(zhuǎn)動，OA＝AB。在A點懸掛物體，在B點豎直向上拉動杠桿使其始終保持水平平衡，拉力為F。下列說法正確的是（）A．F的大小為物重的2倍B．物重增加5N，F(xiàn)的大小也增加5NC．物體懸掛點右移，拉力F會增大D．將F改為沿圖中虛線方向，拉力F會減小10．（2022?麗水）如圖是某興趣小組用輕質(zhì)桿制作的桿秤，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)量程偏小。下列操作能使桿秤量程變大的是（）A．將a點向左移B．將b點向右移C．換一個質(zhì)量較小的秤砣D．將a、b點都向左移等長距離二、填空題（共5小題）：11．（2022?寧夏）生活中有很多小妙招，如圖甲所示，用鋼勺很輕松就可以打開飲料瓶蓋，模型如圖乙，它是以為支點（選填“A”或“B”）的省力杠桿，手在（選填“C”或“D”）點向下壓時會更省力。12．（2022?棗莊）如圖所示是生活中常見的桿秤。稱量時桿秤在水平位置平衡，被測物體和秤砣到提紐的距離分別為0.05m、0.2m，秤砣的質(zhì)量為0.1kg，秤桿的質(zhì)量忽略不計，則被測物體的質(zhì)量為kg。若秤砣有缺損，則桿秤所測物體的質(zhì)量會（選填“偏大”或“偏小”）。13．（2022?鎮(zhèn)江）如圖1所示，輕質(zhì)杠桿可繞O轉(zhuǎn)動，A點懸掛一重為12N的物體M，B點受到電子測力計豎直向上的拉力F，杠桿水平靜止，已知OA＝AB＝BC，則F為N。保持杠桿水平靜止，將F作用點從B移至C，此過程中F方向保持不變，F(xiàn)的力臂記為l，則F的大小變，F(xiàn)與（1l）的關(guān)系圖線為圖2中的①；將M從A移至B，再重復上述步驟，F(xiàn)與（1l）的關(guān)系圖線為圖2中的14．（2022?百色）如圖所示，輕質(zhì)細桿可繞豎直墻上的O點轉(zhuǎn)動，末端掛一個重為150N的物體，拉力F沿水平方向，當θ＝45°時，拉力F＝N。若保持拉力沿水平方向，讓細桿順時針緩慢旋轉(zhuǎn)到圖中虛線位置，則拉力將（選填“變大”或“變小”）。15．（2022?泰州）建設中的常泰大橋為斜拉索公路、鐵路兩用大橋，如圖為小華制作的斜拉索大橋模型，她用長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點轉(zhuǎn)動，A端用細線與GH上的B點相連，橋面OA實質(zhì)是一種（填簡單機械名稱）。保持橋面水平，細線對OA的拉力F＝N；將細線一端的固定點由B點改至C點，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。三、實驗探究題（共2小題）：16．（2022?綏化）如圖為“探究杠桿的平衡條件”的實驗，使用的鉤碼規(guī)格相同。（1）掛鉤碼前杠桿靜止在如圖甲所示位置，此時杠桿處于狀態(tài)。（選填“平衡”或“不平衡”）（2）為了使圖甲中的杠桿在水平位置平衡，可以將右側(cè)平衡螺母向調(diào)節(jié)。（選填“左”或“右”）（3）實驗時，在已調(diào)平的杠桿兩側(cè)分別掛上不同數(shù)量的鉤碼，調(diào)節(jié)鉤碼位置，使其在水平位置重新平衡。使杠桿在水平位置平衡的目的是。收集實驗數(shù)據(jù)如表所示，經(jīng)分析可得出杠桿的平衡條件：。次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11.015.01.510.021.020.04.05.032.015.03.010.0（4）為了進一步驗證實驗結(jié)論，又做了圖乙所示的實驗，現(xiàn)將彈簧測力計從a位置移動到b位置，在此過程中杠桿始終在水平位置平衡，彈簧測力計示數(shù)將。（選填“變大”“不變”或“變小”）17．（2022?巴中）小明在超市買了一個哈密瓜，回到家用彈簧測力計測量其重力時，發(fā)現(xiàn)哈密瓜的重力超出了彈簧測力計的量程，身邊又找不到其它合適的測量工具，于是他找來了一些細繩（不計重力）、一把米尺等物品按示意圖進行了改進：步驟一：將細繩系在米尺的50cm刻度線處，米尺剛好能在水平位置平衡。步驟二：將彈簧測力計在豎直方向調(diào)零（如圖甲左）。步驟三：在米尺45cm刻度線處掛上哈密瓜，用細繩把彈簧測力計的拉環(huán)系在75cm刻度線處，并豎直向下拉掛鉤，使米尺在水平位置平衡，如圖甲所示。（1）小明是利用（選填“二力”或“杠桿”）平衡的條件相關(guān)知識來計算哈密瓜的重力。（2）在步驟一中使米尺在水平位置平衡是為了避免對測量結(jié)果的影響。（3）當小明在操作步驟三時，他父親指出彈簧測力計的使用存在問題，你認為小明這樣使用彈簧測力計會使測量結(jié)果（選填“偏大”或“偏小”）。（4）小明分析后改用如圖乙所示的正確方法操作：他將彈簧測力計倒置使掛鉤朝上后，重新調(diào)零（如圖乙左），并重新測出拉力為3N，最后計算出哈密瓜的重力為N。（5）小明發(fā)現(xiàn)：如圖乙和圖丙所示，先后豎直向下和斜向下拉彈簧測力計，均使杠桿在水平位置平衡時，彈簧測力計兩次的示數(shù)分別為F和F'，你認為FF'（選填“＞”、“＜”或“＝”）。（6）如圖丁所示，小明又在米尺40cm刻度線處掛了一個