12.1 杠杆
一、选择题
1.在如图所示的四种工具中,正常使用时属于费力杠杆的是( )
A.筷子 B.开瓶器
C.园艺剪刀 D.核桃夹子
2.在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式,如果不计机械自重、绳重和摩擦,所用动力最小的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示为一衣帽架,往该衣帽架上不同位置挂同一较重的背包,衣帽架最有可能会倾倒的是( )
A. B.
C. D.
4.下列是几款立式衣架设计图,往衣架上的P处挂同一件衣服,最有可能会倾倒的是( )
A. B.
C. D.
5.“垃圾分类,人人有责”, 带盖的垃圾桶能有效防止易腐垃圾的异味散出,以下说法不正确的是( )
A.图甲中垃圾桶盖ABC为一个费力杠杆
B.图甲中脚踏部分DEF为一个省力杠杆
C.图乙中的垃圾桶盖为一个等臂杠杆
D.图丙中垃圾桶盖为一个费力杠杆
6.如图所示衣架的挂钩两侧等距离安装着四个夹子。将三条相同的毛巾按下图各种挂法晾晒在室外的铁丝上,能让衣架在水平方向保持平衡的是( )
B.
C. D.
7.生活中处处有科学。下列日常工具,在使用时属于省力杠杆的是( )
A.大铡刀
B.筷子
C.定滑轮
D.钓鱼竿
8.如图所示,在探究杠杆平衡条件的实验中,小金在支点左侧30cm刻度处挂2个钩码,进行探究活动,有以下观点或操作,其中不合理的是( )
A.杠杆在水平位置平衡,有利于测量力臂的值
B.在探究过程中,不能调节平衡螺母使杠杆平衡
C.在A,B,C,D四个位置进行探究属于多次实验
D.在A,B,C,D四个位置向下施力均能使杠杆保持水平平衡
9.挂钟的分针转动的动力来自机械齿轮,可认为是作用在C点且方向始终与分针垂直的力F,当分针匀速由A位置(如图甲)顺时针转动到B位置(如图乙)过程中,力F大小的变化情况为( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小
C.先变大后变小 D.先变小后变大
二、填空题
10.一根质量分布不均匀,长度为1.2米、重为9N的金属棒AB置于水平地面上,用弹簧测力计始终竖直方向拉棒的B端使其缓慢匀速拉起离开地面,如图甲所示。
(1)在此过程中,弹簧测力计对棒所做的功W与B端离开地面的高度h的关系,如图乙所示,其中最合理的是______。
(2)在B端拉起的过程中,当h1=1m时,测力计的示数F1为3N;由此推断:金属棒的重心到A的距离d=______。
11.在地震中,救援队员把滚落在公路上的石块撬起,如图所示,若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1,撬棒的支点是___________点;若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1,撬棒的支点是___________点。这两种方式中,沿___________(填“DM”或“DN”)方向用力撬起石块1比较省力。
12.用力F1把门推开,弹性绳会被拉长,如图,门处于静止状态。
(1)画出弹性绳对门的拉力F2的示意图。
(2)O为支点,画出F1的力臂。
13.如图是学校里面常用的一种移动指示牌,其中 AB 为牌面,CD 和 BE 为支架,并且测得牌面长 AB 为 60 cm,宽为 55 cm,支架长度 BE=2CE=2ED=50 cm,指示牌的质量为 2 kg(所有支架的受风面积忽略不计),假设此时指示牌重力的作用线通过E点,只考虑风对指示牌的作用点在 AB中点,根据图示风向可计算出刚好把 D 端吹离地面这一瞬间的风力大小为 _____________N。(g取10N/kg)
14.如图所示,杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中,杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动,长度,左端重物。(杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计)
(1)当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕___________(选填“C”或“D”)点翻转。
(2)为使杠杆AB保持水平位置平衡,拉力最小值___________,最大值___________。
三、探究题
15.某同学要测一个金属块的密度,他手中的测量工具只有一只量程较小的弹簧测力计,当他用此弹簧测力计测量该金属块的重力时,发现已超过弹簧测力计的最大量程,于是他设计了如图所示的装置去测量。图中OA∶OB=1∶3。他实验的步骤如下:
(1)用细绳把金属块悬挂于A点,用弹簧测力计在B点作用一个竖直向上的力,使杠杆OAB在水平位置静止,金属块静止在空中,读出弹簧测力计此时的读数F1;
(2)向容器中加适量的水,适量指的是________,待杆在水平位置重新平衡后,再读出弹簧测力计此时的读数F2,则F1_____F2(选填大于、等于、小于);
(3)若杠杆OAB质量不计,则被测金属块密度的表达式:ρ=________。(水的密度表示为ρ水)
16.如图A所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。此时,应把杠杆两端的平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在不挂钩码时,保持水平静止,这样做的目的是___________。
(2)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图B所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是:___________。
17.某科学兴趣小组研究“杠杆的使用特点”。
(1)实验前,发现杠杆左端偏高,杠杆___________(选填“处于”或“不处于”)平衡状态。
(2)为了让杠杆处于水平平衡,接下去应如何操作:___________。
(3)实验过程中如图ABCD所示,在杠杆P点挂上钩码,在Q点用弹簧测力计沿不同方向施力F,使杠杆保持水平位置平衡。动力F的方向与杠杆的夹角用表示,且0°<≤90°。分析图甲中A、B、C、D四图中的动力F的大小与夹角之间的关系,可得到初步结论:当___________不变时,动力F的大小随夹角增大而___________。
18.在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)小科同学先把杠杆的中点支在支架上,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于___________(填 “平衡”或“不平衡”)状态。
(2)杠杆在水平位置平衡后,小科按照图乙所示的实验方案,在杠杆上分别施加动力、阻力,并使杠杆在水平位置重新平衡,记录动力F1、动力臂L1、阻力F2、阻力臂L2在下表中。
实验序号 F1 L1 F2 L2
1 2 3 2 3
2 3 4 3 4
3 4 2 4 2
该小组同学分析比较表中数据后,发现可以得出多个不同的结论。他们经过思考,认为图乙所示的方案存在缺陷。你认为图乙所示方案的缺陷是:___________。
(3)小科重新多次实验后,根据所得数据绘制成如图丙所示的L2和F2的关系图像。他发现这和数学课上学过的反比例函数y=kx的图像很相似。为了进一步确定L2和F2的函数关系,他应该利用以上数据作L2和___________之间的关系图像。
(4)小科想利用杠杆的平衡条件来测量均匀刻度尺的质量。
①将刻度尺平放在支座上,左右移动刻度尺,找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置,记下这个位置,它就是刻度尺的重心;
②如图丁所示,将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置,使刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡,记录物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的重心到支座的距离L2;
③根据杠杆的平衡条件,可以计算出刻度尺的质量m=___________(用题目中所给物理量表示)。
19.在探究“杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有:杠杆;(杠杆上每小格长为2cm)、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于___________(选填“平衡”或“不平衡”)状态。
(2)实验时,使杠杆在水平位置平衡,主要是为了___________,因此应将如图甲所示杠杆左端的平衡螺母适当往___________调(选填“左”或“右”)。
(3)杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆A点处挂上2个钩码,做为动力F1,B点处挂上1个钩码,做为阻力F2,杠杆恰好在水平位置平衡,如图乙所示,分别测量出两个力的力臂L1和L2,计算后发现:F1L1=F2L2,便得出杠杆的平衡条件是:F1L1=F2L2,但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的,理由是___________。
(4)接着,小明提出新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小明利用如图丙所示装置进行探究,在杠杆D点处挂上2个钩码,用弹簧测力计在C点处竖直向上拉使杠杆在水平位置处于平衡状态,此时弹簧测力计的示数如图丙所示,则弹簧测力计的拉力是___________N,以弹簧测力计的拉力为动力F1',钩码重力为阻力F2',多次调整力和力臂的大小进行测量,发现:F1'L1'总是大于F2'L2',其原因主要是受___________作用的影响。
(5)小明将图丙中弹簧测力计拉力的作用点从C点移到E点,使杠杆仍在水平位置平衡,如图丁所示,请推算:此时弹簧测力计的拉力是___________N。
四、简答题
20.小金在拓展课程活动中制作了一支可以测定物体密度的杆秤(杠杆自身重力不计)。使用时,只要把被测物体持在杆秤的挂钩上,移动秤锤,使秤杆在水平位置平衡,读出L1;再将被测物体浸没在密度为ρ的液体中,移动秆锤使秤杆再次水平平衡,读出L2,如图所示。
(1)请写出杠杆平衡的条件;
(2)被测物体的密度ρ物(用题目给出的量表示),试通过推导证明。
21.如图,有一等臂轻质杠杆,A端挂的是实心铜块,B端挂的是实心铝块,两金属块均浸没于水中,此时杠杆平衡,已知、。若将两金属块同时从水中取出,杠杆是否仍会平衡?若不平衡,哪一端将会下沉?试通过推导说明。
22.如图光滑带槽的长木条AB可以绕支点O转动,木条的A端用竖直细线连接在地板上,OA=0.2m,OB=0.3m。在木条的B端通过细线悬挂一个质量为700g长方体物块,并处于底面积为50cm2的圆柱形容器中,且物块始终不与容器底部接触,杠杆在水平位置保持平衡。先把质量为750g的水注入容器中,水未溢出,水面静止后,物块有一半体积露出水面,且杠杆仍在水平位置平衡,水对容器底面的压强为2000Pa。然后,让质量为900g的小球从B端沿槽向A端匀速运动,经过3s后,A端细绳的拉力为零。整个过程中,细绳不会断裂,长木条AB和细绳的质量不计,求:
(1)加水前杠杆平衡时,A端细线对地面的拉力;
(2)加水稳定后,物块受到的浮力;
(3)物块的密度;
(4)小球运动的速度。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
2.D
3.D
4.B
5.D
6.B
7.A
8.D
9.B
10. B 0.4m
11. A C DM
12.(1) (2)
13.6.25
14. D 6 24
15. 水能完全浸没金属块但又没有水溢出 大于
16. 左 便于直接在杠杆上测量(读取)力臂 没有考虑杠杆重力对实验的影响或杠杆自重对实验存在影响
17. 处于 向左调节平衡螺母至杠杆水平平衡 阻力和阻力臂 减小
18. 平衡 每组动力与阻力,动力臂和阻力臂大小都相等,实验数据单一重复,不具有普遍性
19. 平衡 便于测量力臂 右 只有一次实验,结论不具有普遍性 3.3 杠杆重力 1.1
20.(1)F1L1=F2L2;(2)见解析
21.不平衡,B端下沉,见解析
22.(1)10.5N; (2)2.5N ;(3);(4)0.15m/s
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