10.1科学探究：杠杆的平衡条件反馈练习2023-2024学年沪科版物理八年级全一册（含答案）

10.1 科学探究：杠杆的平衡条件 反馈练习
一、单选题
1．如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，在B点作用一个竖直向上的拉力F，保持杠杆始终在水平位置平衡。若F改为沿虚线方向施力，则（ ）
A．F大小不变 B．F将减小 C．F的力臂变短 D．F的力臂不变
2．如图为四位同学劳动的场景。其中该劳动工具使用时属于省力杠杆的是（　　）
A．用扫把扫落叶
B．用锄头锄田地
C．用铁锹挖树坑
D．用园艺剪修树枝
3．初中各学科之间有着密切的联系，化学、生物学中也有物理知识的广泛运用，图中说法不正确的是（　　）
A．甲图中，蒸馏水的制备是利用了水吸热后汽化及水蒸气放热后液化
B．乙图中，向下排空气法收集氢气利用了氢气的密度比空气的密度大
C．丙图中，桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动，可视为一种费力杠杆
D．丁图中，鱼主要是利用了摆动的尾部和躯干部与水的相互作用在水中游泳
4．下列工具在使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．天平 B．核桃夹
C．瓶盖起子 D．镊子
5．如图所示是农民拔去地里的棉杆工具，使用时，将小铲着地，用虎口夹住棉杆的下部，然后在套管上用力，棉杆就拔出来了，该农具整体视为杠杆，则支点、动力作 用点、阻力作用点对应下列位置正确的是（（　　）
A．转轴—虎口—套管 B．虎口—转轴—套管
C．小铲—虎口—套管 D．小铲—套管—虎口
6．如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，用细线将重物悬挂在A点，在B点作用竖直向上的拉力F，则在保持杠杆水平静止的情况下（　　）
A．拉力F的大小为物重的2倍
B．当悬挂点左移时，F将减小
C．若F改为沿图中虚线方向施力，其力臂将增大
D．若物重增加2N，F的大小增加1N
7．如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（　　）
A．钢丝钳
B．羊角锤
C．食品夹子
D．开瓶扳子
8．如图所示，是一种铡刀切甘蔗时的示意图，下列说法正确的是（　　）
A．手柄处粗造不平是为了减小摩擦
B．铡刀实质上是一种费力杠杆
C．把甘蔗放在b点比放在a点更容易切断
D．手沿F2方向用力比沿F1方向时更省力
9．如图所示，作用在杠杆一端始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢匀速地由位置A拉至位置B，在这个过程中，下列说法正确的是（　　）
A．拉力F的力臂不变，拉力F变大
B．拉力F先变小后变大
C．阻力和阻力臂乘积不变
D．这个杠杆将越来越省力
二、填空题
10．如图甲所示是某起重机示意图。若忽略主梁重力，主梁始终保持水平，当重物由主梁最左端的支点O出发，缓慢向右移动的过程中，拉力F （选填“变大”“变小”或“不变”）；你的判断依据是 。并在图乙中画出拉力F与重物到支点O的距离s的关系的大致图像。
11．“探究杠杆平衡的条件”实验中，先调节杠杆两端的 ，使杠杆在水平位置平衡。现有三个相同规格的钩码和测力计可供使用；
①如图所示，若在C点悬挂两个钩码，则在 点悬挂一个钩码，可使杠杆再次在水平位置平衡；
②若在C点悬挂两个钩码，在B点施加1牛的拉力，也能使杠杆处于水平平衡，则每个钩码的重力为 牛（选填“0.5”、“1”或“2”）。

12．“海基一号”于2022年10月正式投入使用，是国内首次在300米级水深海域设计、建造、安装的固定式石油钻采平台，集钻井、生产、生活为一体。“海基一号”总高度达340.5米，单层甲板面积达7700平方米，总重超4万吨。建设历时28个多月。
（1）在安装“海基一号”时，工作人员所用吊机如图所示，起吊的大长臂属于简单机械中的 ，长臂中A点装一个可以改变力的方向的机械 。
（2）该吊机将“海基一号”匀速竖直吊起时，拉力 N，当吊机吊起“海基一号”在高度不发生变化时，从岸边沿水平方向匀速运动到深海区海面上空时，拉力做功为 J。
（3）当把吊着的“海基一号”慢慢浸入水中时，它所受浮力 （填“变大”、“不变”或“变小”），底部所受压强 （填“变大”、“不变”或“变小”），海水的密度为1.1×103kg/m3，到300米深度处固定好后，在此深度的海水的压强为 Pa。
13．如图所示，杆秤秤砣的质量为0.2千克，杆秤的质量忽略不计。若杆秤水平静止时，被测物和秤砣到秤纽的距离分别为5厘米、20厘米，则被测物的质量为 千克。若秤砣有缺损时，则被测物的真实质量值 杆秤所示的质量值（选填“小于”、“等于”或“大于”）。
14．如图甲是分流人群的伸缩隔离柱，圆盘形底座质量分布均匀，直径30cm，正中有一立柱杆身，顶端伸缩头中有可收缩的布带，内部有弹性装置固定，松手后布带会自动收回伸缩头中。其模型结构如图乙，A为伸缩头固定装置，B为杆身和底座连接处（杆身直径、布带宽度、底座厚度均不计，除底座外其余部件的质量都不计），AB长75cm，底座标配质量为4.5kg，图甲中布带向右拉出时，可将隔离柱整体看作 （选填简单机械名称），隔离柱受到拉力的力臂l= cm，在使用“标配底座”时，布带可承受的最大拉力为 N（g取10N/kg）。
15．如图为我国古人运送巨木的情景，他们通过横杆、支架、石块等，将巨木一端抬起，巨木身下垫上小圆木以便移动，其支架下面垫上面积较大的石块目的是 ，为移动巨木，垫上小圆木是为了 ，根据情境简化成如图，已知巨木质量2t，重心在巨木中间位置，则抬起巨木，拴在巨木最右端的绳子对其作用力为 N，有五位壮汉，人均体重800N，假设作用点集中于B点，壮汉集中发力，恰好将巨木一端抬起，则:= ，为了更省力抬起巨木，支点O可以向 挪动。
16．“五一”节小王同学在父亲带领下到骆马湖划船。已知船和人总重6 000 N，划船用的桨是 (选填“省力”或“费力”)杠杆；当船在水中加速行驶时，船受到 (选 填“平衡力”或“非平衡力”)作用；此时以 为参照物，小王是静止的；当停在水中休息时，船受到的浮力是 N。
17．如图所示，工人用240 N的拉力，在15 s的时间内，将重576 N的建筑材料提升到6 m高的楼顶上，绳子自由端移动了 m，拉力做的功是 J，此滑轮组的机械效率是 .
三、实验题
18．利用杠杆做以下实验，实验时使用的每个钩码的质量均相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等。
（1）如图甲所示，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆的右端下沉，若想使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向 调节。使杠杆在水平位置平衡，目的是 ；杠杆平衡后，在A点悬挂3个钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡，需在B点悬挂 个钩码；之后在A、B两点再各增加1个钩码，杠杆将 （选填“顺时针旋转”或“逆时针旋转”），为了使杠杆再次在水平位置平衡，接下来的操作是 ；
（2）通过分析数据，得到杠杆的平衡条件是： ；
（3）如图乙所示，在A、C两点分别悬挂等重的载物盘，制作了一个天平，左盘盛放物体，右盘加减砝码，此天平是利用了哪一类杠杆制作而成的？ ；
（4）正确使用自制天平称量物体质量时：假如支点O因某种原因向右偏移至点O'，则测量值 （选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
19．如图是小明利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”实验。
(1)实验前杠杆的位置如图甲所示，此时应调节杠杆两端的螺母使其向 （选填“左”或“右”）移动，使杠杆在水平位置平衡，实验时，施加的动力和阻力的方向都是竖直方向，这样做的好处是 ；
(2)如图乙，每个钩码重0.5N，如果用弹簧测力计竖直向上拉，杠杆平衡时测力计的读数为 N。如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向（与水平面成30°角）拉，杠杆平衡时，测力计计数为 N；
(3)得出杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”后，小明又进一步探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系．实验过程中，保持阻力和阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出多组动力F1和动力臂l1的数据，并绘制了F1与l1的关系图象，如图丙所示，请根据图象推算，当 l1为0.1m时，F1为 N。
参考答案：
1．C
【详解】若F改为沿虚线方向施力，动力臂减小，阻力与阻力臂不变，由杠杆平衡条件得，动力F变大，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2．D
【详解】ABC．省力杠杆，动力臂大于阻力臂；费力杠杆，动力臂小于阻力臂；等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。用扫把扫落叶、锄地时举起锄头、用铁锹挖树坑，阻力臂都大于动力臂，是费力杠杆，故ABC不符合题意；
D．用园艺剪修剪树枝过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D符合题意。
故选D。
3．B
【详解】A．甲图中，水变成水蒸气是汽化过程，水蒸气变成水是液化过程，汽化吸热、液化放热，故A正确，不符合题意；
B．乙图中，向下排空气法收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度小的性质，故B错误，符合题意；
C．丙图中，桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动时，动力臂小于阻力臂，可视为一种费力杠杆，故C正确，不符合题意；
D．丁图中，鱼主要是利用了物体间力的作用是相互的，使得尾部和躯干部的摆动与水的相互作用在水中游泳，故D正确，不符合题意。
故选B。
4．D
【详解】A．天平的两个托盘到转轴的距离相等，即动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆，故A不符合题意；
B．使用核桃夹时，转轴为支点，核桃施加阻力，动力作用在手柄上。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B不符合题意；
C．使用瓶盖起子时，起子与瓶盖接触的上表面为支点，阻力作用在瓶盖边缘，动力作用在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故C不符合题意；
D．使用镊子时，两个镊子片相连的位置为支点，阻力作用在尖端，动力作用在中间。此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故D符合题意。
故选D。
5．D
【详解】将小铲着地，整个杠杆是绕着小铲转动的，故小铲为杠杆的支点；要让杠杆转动，在套管上用力，故套管为动力作用点；虎口处夹着棉花杆，棉花杆会对虎口处施加一个阻碍杠杆转动的力，故虎口为阻力作用点。所以支点、动力作用点、阻力作用点对应的位置分别为：小铲—套管—虎口。故ABD错误，D正确。
故选D。
6．D
【详解】A．根据杠杆平衡条件得，拉力大小为
故A不符合题意；
B．当悬挂点左移时，阻力臂变大，阻力和动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，F将增大，故B不符合题意；
C．力臂为支点到力的作用线的距离，若F改为沿图中虚线方向施力，其力臂将减小，故C不符合题意；
D．根据以上分析可知，按图中方向施力，不论物体的重力为多大，动力F均为物重G的一半，所以，若物重增加2N，F的大小增加1N，故D符合题意。
故选D。
7．C
【详解】A．钢丝钳使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．羊角锤使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C．食品夹子使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C符合题意；
D．开瓶扳子使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。
故选C。
8．D
【详解】A．手柄处粗造不平是为了通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦，故A错误；
B．铡刀在使用时因为动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆，故B错误；
C．由杠杆的平衡条件知道，甘蔗放在a点比b点时的阻力臂小，则需要的动力也小，即更易被切断，故C错误；
D．由杠杆平衡条件知道，手沿F1方向用力比沿F2方向时动力臂要小，更费力，因此手沿F2方向用力比沿F1方向时更省力，故D正确。
故选D。
9．A
【详解】重物G通过细线对杠杆的拉力为大小等于物体的重力G，即
由图知，在杠杆缓慢由A到B的过程中，动力臂OA的长度没有变化，细线对杠杆的拉力的大小没有变化，即阻力G大小没有变化，而阻力臂L却逐渐增大，由杠杆的平衡条件可知
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，由于该过程中，动力臂始终大于阻力臂，所以杠杠一直是省力的，故A正确，故BCD错误。
故选A。
10． 变大 杠杆平衡条件F1l1=F2l2
【详解】[1][2]由题意可知，O为支点，拉力F为动力，动力臂为整个主梁的长度，设为L；重物对杠杆的拉力为阻力（其大小等于物体的重力G），其力臂为s；根据杠杆的平衡条件可得，则
因G、L均不变，重物向右移动的过程中，s变大，所以拉力F变大。
[3]由可知，当G、L均不变时，拉力F与重物到支点O的距离s成正比例关系，且拉力随s的增大而增大，如下图所示：
11． 平衡螺母 E 1
【详解】[1]在调节杠杆时，应移动其两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂。
[2]设一钩码重为G，杠杆一格为L，在A点悬挂两个钩码，根据杠杆平衡条件可知
2G×L=G×nL
解得n=2，即在E点悬挂一个钩码，可使杠杆再次在水平位置平衡。
[3]根据杠杆平衡条件可知
2G×L=1N×2L
解得G=1N，即每个钩码的重力为1N。
12． 杠杆 定滑轮 4×108 0 变大 变大 3.3×106
【详解】（1）[1][2]在安装“海基一号”时，工作人员所用吊机如图所示，起吊的大长臂属于简单机械中的杠杆，长臂中A点装一个可以改变力的方向的机械定滑轮。
（2）[3][4]该吊机将“海基一号”匀速竖直吊起时，拉力为
F=G=mg=4×107kg×10N/kg=4×108N
当吊机吊起“海基一号”在高度不发生变化时，从岸边沿水平方向匀速运动到深海区海面上空时，拉力的方向为竖直向上，“海基一号”运动的方向为水平方向，故“海基一号”没有在拉力的方向上移动距离，拉力做功为0J。
（3）[5][6][7]当把吊着的“海基一号”慢慢浸入水中时，“海基一号”排开水的体积变大，根据F浮=ρ海水gV排可知它所受浮力变大，“海基一号”所处深度变大，根据p=ρ海水gh可底部所受压强变大；到300米深度处固定好后，在此深度的海水的压强为
p=ρ海水gh=1.1×103kg/m3×10N/kg×300m=3.3×106Pa
13． 0.8 小于
【详解】[1]如图所示：
由杠杆的平衡条件得到
G1LOA=G2LOB
m1gLOA=m2gLOB
m1=
[2]若秤砣有缺损，m2减小，而G1LOA不变，所以LOB要变大，杆秤所示的质量值要偏大。
14． 杠杆 75 9
【详解】[1]由图可知，当把布带向右拉出时，整体会绕底座右端转动，底座右端作为支点，则可将隔离柱整体看作杠杆。
[2]支点到拉力作用线的垂直距离就是拉力的力臂，由于底座右端是支点，所以底座右端到拉力作用线的垂直距离为AB长度，即拉力的力臂。
[3]底座标配质量为4.5kg，故隔离柱重力为
由图可知自身重力的力臂为圆的半径，即
由杠杆平衡条件可知
15． 减小压强 减小摩擦 10000 2:5 A
【详解】[1]支架下面垫有面积较大的石块，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地面的压强。
[2]在巨木下垫上圆木，是通过变滑动为滚动的方法来减小摩擦力。
[3]抬起巨木时，拴在巨木最右端的绳子中的拉力为动力，巨木的重力为阻力，且两个力都是沿竖直方向，重心在巨木中间位置，而绳子在最右端，因此动力臂L1:阻力臂L2=2:1，由杠杆平衡条件得
所以拴在巨木最右端的绳子对其作用力为
[4]杠杆AOB中绳子对A端的拉力为阻力，壮汉对B点的拉力为动力，人对B点施加的最大动力等于人的重力，由杠杆平衡条件得
所以和的比值为
[5]为了更省力抬起巨木，由杠杆平衡条件可知，动力臂越大越省力，因此要支点O向A移动增大OB的长度。
16． 费力 非平衡 船 6000
【详解】[1][2]船桨在使用时，动力臂大于阻力臂，是一种费力杠杆，当船在水中加速行驶时，动力大于阻力，处于非平衡状态，即船受到非平衡力作用。
[3][4]以船为参照物时，小王是静止的；当船静止时，所受浮力等于重力，即
F浮=6000N
17． 18m 4320J 80%
【详解】由滑轮组结构知道，承担物重的绳子段数n=3，故绳子自由端移动距离s=nh=3h=3×6m=18m；拉力做功：W总=Fs=240N×18m=4320J；工人克服重物的重力所做有用功：W有用=Gh=576N×6m=3456J，滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=3456J/4320J×100%=80%．
18． 左 便于直接测量力臂大小 6 逆时针旋转 右侧再增加一个钩码 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 等臂杠杆 大于
【详解】（1）[1]如图甲所示，当杠杆静止时，发现杠杆的右端下沉，要使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向左调节。
[2]使杠杆在水平位置平衡的目的是便于直接测量出力臂的大小。
[3]设每一个钩码重G，每一个小格长L，根据杠杆的平衡条件，在A点悬挂3个钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡应满足
3G×4L＝F×2L
得
F＝6G
即需在B点悬挂6个钩码。
[4]若之后在A、B两点再各增加1个钩码，则支点左侧
4G×4L＝16GL
支点右侧
7G×2L＝14GL
所以杠杆将逆时针旋转，为了使杠杆再次在水平位置平衡，接下来的操作是右侧再增加一个钩码。
（2）[5]通过分析数据，得到杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂
（3）[6]天平称量是使左右两盘对杠杆拉力相同，根据杠杆的平衡条件，可得动力臂等于阻力臂，所以此天平是等臂杠杆。
（4）假如支点O因某种原因向右偏移至点O'，则右盘的力臂减小，要使天平平衡需要多加砝码，所以测量值会大于真实值。
19． 右 便于测量力臂 2.25 4.5 6
【详解】(1)[1]如图甲，左端低，说明杠杆的重心在支点的左侧，应将平衡螺母向右端移动，使其在水平位置平衡。
[2]力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。
(2)[3]设杠杆的每一个小格代表，一个钩码的重为G，如图乙，每个钩码重0.5N，用弹簧测力计竖直向上拉，杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件得
则
则
[4]如图乙，把弹簧测力计沿虚线方向（与水平面成30°角）拉，杠杆在水平位置平衡时，拉力的力臂是支点到力的作用线的距离，由几何知识可得
根据杠杆平衡条件得
则
则
(3)[5]由图丙可知，当时
由于此题中的阻力和阻力臂不变，根据可知，利用图象中任意一组数据都能得出
所以，若当时，则