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1.(2024 重庆)同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤,用筷子做秤杆,用钩码做秤砣,用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时,在O点提起提纽,秤杆水平平衡;当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时,秤杆再次水平平衡,如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是( )
A.自制杆秤的每一格约表示2.08g
B.称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C.如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D.若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程
2.(2024 长春)如图所示是《天工开物》中记载的南方独轮推车。人推车前进的过程中( )
A.人对车不做功 B.车是定滑轮
C.车是费力杠杆 D.车是省力杠杆
3.(2024 南充)如图所示是我国古代劳动人民运送巨木的场景,通过杠杆、支架、悬绳、石块等,将巨木一端抬起,垫上圆木,将其移到其他地方。下列说法正确的是( )
A.支架下垫的底面积较大的石块是为增大对地面的压强
B.横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆,费力省距离
C.当巨木太重无法抬起时,可以让杠杆右端的人远离支架,增大动力臂
D.当巨木太重无法抬起时,可以增大横杆上悬绳与支架间的距离
4.(2024 乐山)从物理学角度来看, (选填“省力”或“费力”)杠杆因动力臂比阻力臂长,可以实现“四两拨千斤”。我国传统衡器“杆秤”是一种杠杆,要使如图所示的秤杆在水平方向平衡,应将秤砣往 端移动。
5.(2024 齐齐哈尔)端午节时,同学们外出游玩。购买饮料时,售货员用启瓶器开启饮料瓶的情景如图所示。启瓶器在正常使用时,属于 (选填“省力”、“等臂”或“费力”)杠杆。开启后的瓶盖中间出现了凹陷,说明力可以使物体发生 。
6.(2024 安徽)如图甲所示,用核桃钳夹核桃时,用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆,若F1=20N,l1=10cm,l2=4cm,忽略杠杆自身的重力,则F2的大小为 N。
7.(2024 达州)如图所示,轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平,已知AB是OB长度的4倍,AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm的正方体物块甲,该物块静止在水平地面上;O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2kg的物块乙。当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,则甲的重力为 N;当乙悬挂在C点时,甲对地面的压强为 Pa。(g取10N/kg)
(多选)8.(2024 贵州)如图甲所示的条凳,人若坐在凳的一端,极易使其另一端上翘而摔倒。现将其简化为如图乙所示的示意图,B、C点分别与凳脚的E、F点在同一竖直线上。当人对水平凳面施加竖直向下的压力时,下列分析正确的是( )
A.压力作用于A点,可将条凳视为绕E点转动的杠杆
B.只要压力作用于凳面的中间,则条凳一定不会上翘
C.只要在A、D点同时施加压力,则条凳一定不会上翘
D.在B或C点施加一个压力,则条凳一定不会上翘
9.(2024 枣庄)用手提起重物时,前臂可简化为杠杆:桡骨在肱二头肌牵引力F1的作用下,绕肘关节(支点O)转动,如图所示,请在图中画出动力F1的力臂L1 和阻力F2的示意图。
10.(2024 深圳)图甲是飞鸟经过无背索斜拉桥的情景。图乙是其简化的模型,用S表示飞鸟,用F表示桥塔上端收到钢索的拉力。请帮助亮亮同学在图乙画出:
(1)飞鸟S经水面反射形成的虚像S′;
(2)拉力F对应的力臂l(O是支点)。
11.(2024 湖北)2024年6月2日至3日,嫦娥六号完成了人类首次月球背面采样。如图,嫦娥六号的机械臂正绕O点转动,将采集的月球样品送往贮存装置。请画出样品对机械臂上A点的作用力F的力臂l。
12.(2024 眉山)同学们在体育课上做下压运动训练,静止不动时人体可以看成杠杆模型,O为支点,肌肉的拉力F1为动力,如图所示。请你在图中画出:
(1)动力F1的力臂L1;
(2)A点,脚对地面压力F的示意图。
13.(2024 成都)如图甲,小孟书桌上的折叠式台灯由底座、立杆和灯头组成。如图乙所示,灯头OAB可视做绕O点转动的杠杆,A点是灯头的重心,小孟用拉力F将灯头拉至图示位置。请在图乙中画出:
①灯头受到的重力G的示意图;
②拉力F的力臂L。
14.(2024 山西)小明在成长笔记中记录了表中错题,请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
错题记录 错题改正
站立地面踮脚跟是中国传统文化“八段锦”的第八式。如图为踮脚跟时左脚的一些相关数据。当脚跟抬离地面时,请你计算小腿肌肉拉F1的大小。 解:如图将左脚看作杠杆。抬脚跟时脚绕支点O转动,动力为F1,阻力为F2,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2:得小腿肌肉拉力F1900N 错误之处: ; 错因分析: ; 正确解答: 。
15.(2024 广州)如图甲,质量不计的晾晒架钩在支撑物上,挂上衣服后,晾晒架可看成以O为支点的杠杆,图乙是其简化图,晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。
(1)B、C、D是挂衣处,同一件衣服挂在B时,A点受到的支持力最小,请说明理由: ,若衣服重为3.6N,则此支持力最小值为 N;
(2)请在图乙中:①画出B点受到衣服的拉力F,②画出拉力F的力臂l。
16.(2024 凉山州)某运动员利用如图所示的滑轮组进行腿部力量训练,请画出滑轮组的绕线方式。
17.(2024 云南)如图所示,美丽乡村建设的工地上,工人使用一个 (选填“定”或“动”)滑轮匀速提升重300N的建筑材料(不计绳重和摩擦),则人的拉力为 N。
18.(2024 盐城)下列挪动球形石墩的方法中,最省力的是( )
A. B.
C. D.
19.(2023 常德)如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是( )
A.F甲=200N,并向上移动4m
B.F甲=100N,并向上移动2m
C.F乙=200N,并向上移动1m
D.F乙=400N,并向上移动1m
20.(2023 海南)用下列简单机械提升同一重物,忽略机械自重和摩擦,最省力的是( )
A. B.
C. D.
21.(2023 遂宁)用如图所示的四种简单机械,将同一重物从低处匀速提升到高处,在不计机械自重及摩擦的情况下,最省力的是( )
A. B.
C. D.
22.(2023 菏泽)用动滑轮在水平地面上沿直线匀速拉动重为G的物体,如图所示。已知水平拉力为F,物体受到地面的摩擦力为f,物体移动的距离为s。下列说法正确的是( )
A.重力做功数值为Gs
B.拉力做功数值为Fs
C.摩擦力做功数值为fs
D.使用此滑轮既省力又省功
23.(2023 金昌)如图所示,小亮用滑轮组将装修材料运到楼上,请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。
24.(2023 连云港)如图所示,每个钩码的质量为50g,在均匀杠杆的A处挂2个钩码,B处挂1个钩码,杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码,那么( )
A.杠杆仍水平平衡
B.杠杆的左边向下倾斜
C.杠杆的右边向下倾斜
D.将A处的钩码向左移动一格,杠杆仍能水平平衡
25.(2023 泰州)如图所示,是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是( )
A.夹起食物的筷子 B.拔钉子的羊角锤
C.剪铁丝的钢丝钳 D.起瓶盖的开瓶扳手
26.(2023 随州)劳动教育越来越重要,许多同学在劳动中获得了愉悦的体验也掌握了许多劳动技能。小芳周末回到乡下姥姥家接过姥姥肩膀上的担子学习挑担技巧。假如一个筐子重一个筐子轻(一头重一头轻),在不考虑手臂帮扶的情况下挑起担子让扁担处于水平平衡。请你根据劳动体验结合杠杆平衡知识,判断下列说法中正确的是( )
A.肩膀应该靠近“轻的一头”
B.肩膀应该靠近“重的一头”
C.肩膀应该居于扁担正中间
D.挑着担子走路,扁担一般会上下“闪动”,“闪动”时一定是一个筐子向上运动同时另一个筐子向下运动
27.(2023 淮安)如图所示,一根质地不均匀的硬棒重心在O点,将硬棒通过绳1悬挂于A点,2、3为两个支架,在绳与两支架的作用下,硬棒水平静止,此时绳与支架均对硬棒有弹力(绳的形变忽略不计)。下列操作中,仍能使硬棒保持平衡的是( )
A.仅撤去支架2
B.仅撤去支架3
C.同时剪断绳1和撤去支架2
D.同时剪断绳1和撤去支架3
28.(2023 无锡)如图所示,是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”,用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点,A端挂有重为40N的石块,B端挂有重为20N的空桶,OA长为1.2m,OB长为0.6m。使用时,人向下拉绳放下空桶,装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起,硬棒质量忽略不计。下列说法中正确的是( )
A.向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆
B.向下拉绳放下空桶时拉力为20N
C.向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆
D.向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N
29.(2023 广元)如图所示,杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动,OB=2BA,在B点悬挂一个10N的重物G,在A点施加竖直向上的动力F,使杠杆OBA水平平衡(杠杆重力及摩擦均忽略不计),下列说法正确的是( )
A.在A点施加竖直向上的力F1时,该杠杆是费力杠杆
B.作用在A点的力F1的大小为5N
C.如果重物的悬挂点B向O点移动,要使杠杆水平平衡,F1应变小
D.若将作用于A点的力F1变为图中F2,要使杠杆水平平衡,F2应小于F1
30.(2023 北京)如图是小强利用器械进行锻炼的示意图,其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动,OA:OB=3:2,在杆A端用细绳悬挂重为300N的配重,他在B端施加竖直方向的力F1,杆AB在水平位置平衡,此时他对水平地面的压力为F2。为了锻炼不同位置的肌肉力量,他将固定点移动到A端,杆AB可绕端点A在竖直平面内转动,配重悬挂在O点,在B端施加竖直方向的力使杆AB在水平位置再次平衡,此时,他对水平地面的压力为F3,压强为p。已知小强重为650N,两只脚与地面接触的总面积为400cm2,不计杆重与绳重,下列判断正确的是( )
A.F1为200N B.F2为1100N
C.F3为830N D.p为11750Pa
31.(2023 兰州)建筑工地上,工人利用杠杆提起重物。如图所示,杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知OA:OB=3:1,物体的重力为1600N,与地面的接触面积为400cm2,此时物体对水平地面的压强为2.5×104Pa。若工人的重力为700N,则工人对地面的压力为 N,工人最多能拉起 N的重物(杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计)。
32.(2023 怀化)生活中常用到各种各样杠杆。有借助撬棒来撬动石头(如图甲),撬棒属于 杠杆;有称量物体质量的天平(如图乙),天平属于 杠杆。(选填“省力”、“费力”或“等臂”)
33.(2023 枣庄)壮丽辉煌的咸阳宫曾巍然矗立于八百里秦川,司马迁在《史记》中有关于这座宫殿的描述。如图是我们的祖先在建造宫殿时搬动巨大木料的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方,请分析:
(1)支架下端垫有底面积较大的石块,其目的是为了 压强;
(2)支架上的横杆其实是 杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”);
(3)如果他们无法将巨木抬起,请你提出一个抬起巨木的改进方案: 。
34.(2023 河北)在均匀直尺的中央挖一小凹槽,把一个薄金属片一端插入橡皮中,另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易“天平”。静止时直尺水平平衡。在直尺的两侧各放一个相同的小盘,在小盘中倒入质量不等的大米和小米,调整小盘在直尺上的位置,使直尺再次水平平衡。如图所示。由图可知,大米的质量 (选填“大于”或“小于”)小米的质量。F是左盘对直尺施加的力,请在图中画出F的力臂。现向左盘中再加入少量大米,写出一种能够使直尺恢复平衡的方法: 。
35.(2023 鞍山)图甲是一种常用的移动指示牌,图乙是它的模型,图丙是被风刮倒的指示牌,请在图丙中画出:将指示牌扶起的最小力及其力臂。
36.(2023 辽宁)如图甲晾晒架,挂衣服时可以把它看成杠杆,图乙为其简化示意图。请在乙图中作出:
(1)当挂较重的衣物时,为了使晾晒架A点受到的支持力最小,请在B、C、D三点中选择一点,作出该点所受到的拉力F2;
(2)晾晒架A点受到的支持力F1及其力臂l1。
37.(2023 牡丹江)【阅读材料,回答问题】
铸钱是中国古代持续时间最长、实践量最大的铸造活动,其中蕴含了许多重大的技术发明和技术创新。
据《天工开物》记载:把铜铸造成钱币,是为了便于民间贸易的流通和使用。铸造十斤铜钱需要用六七斤红铜和三四斤锌,这是粗略的比例。冶炼时,先把铜放进熔铜坩埚中加热至液态,然后再加入锌,鼓风使他们熔合。铸钱时,铸工用鹰嘴钳把熔铜坩埚从炉子里提出来,另一个人用钳托着坩埚的底部,共同把坩埚内的液体注入模子中,冷却之后,打开框模。这时,只见密密麻麻的成百个铜钱就像累累的果实结在树枝上一样呈现出来。再将铜钱逐个摘下,便于磨锉加工。磨锉时,用竹条或木条穿上几百个铜钱一起锉,先锉铜钱的边缘,然后逐个锉平铜钱表面上不规整的地方。
钱币的成色高低,是以含锌量的多少来区分的。将钱投掷在石阶上,发出像木头或石头落地的声响,表明成色低。成色高质量好的铜钱,会发出铿锵的金属声。
(1)铜钱的铸造过程涉及的物态变化有 (写出一种)。
(2)铸工使用的鹰嘴钳是 ,原因是 。
A.省力杠杆
B.费力杠杆
C.等臂杠杆
(3)对铜钱磨锉加工,铜钱的质量 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)判断铜钱的成色是利用声传递 。
38.(2022 包头)如图所示,轻质杠杆OB可绕O点转动,OA=AB。在A点悬挂物体,在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡,拉力为F。下列说法正确的是( )
A.F的大小为物重的2倍
B.物重增加5N,F的大小也增加5N
C.物体悬挂点右移,拉力F会增大
D.将F改为沿图中虚线方向,拉力F会减小
39.(2022 常州)为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”,农业专家自制轻质拔草器,如图所示,将拔草器左下端的叉子插入植株根部,用手对拔草器施力,可将植株连根拔起。若拔同一植株,手施力最小的是( )
A. B.
C. D.
40.(2022 绍兴)小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时,先后出现杠杆右端下降的现象。为使杠杆水平平衡,下列操作正确的是( )
A.图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向左移动
B.图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向右移动
C.图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向左移动
D.图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向右移动
41.(2022 无锡)杆秤是我国古代劳动人民的一项发明,是各种衡器中历史最悠久的一种,称量物体质量时,它相当于一个 (填简单机械名称)。某杆秤的示意图如图所示,C处是秤钩,A、B位置各有一个提纽,BC=7cm,秤砣质量为0.5kg。提起B处提纽,秤钩不挂物体,将秤砣移至D点,杆秤恰好水平平衡,BD=1cm;将质量为2.5kg的物体挂在秤钩上,提起B处提纽,秤砣移至最大刻度E处,杆秤再次水平平衡,则BE= cm。若要称量质量更大的物体,应选用 处提纽。
42.(2022 衡阳)晚饭后,妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板,如图所示,图中的转轴相当于杠杆的 ,妈妈和妹妹的总重力比小涛的重力大,跷跷板水平平衡时,小涛比妈妈离转轴 (选填“远”或“近”);若妈妈放下怀抱中的妹妹(妈妈的位置不变),为了保持跷跷板水平平衡,小涛应适当 转轴(选填“远离”或“靠近”)。
43.(2022 宁夏)生活中有很多小妙招,如图甲所示,用钢勺很轻松就可以打开饮料瓶盖,模型如图乙,它是以 为支点(选填“A”或“B”)的省力杠杆,手在 (选填“C”或“D”)点向下压时会更省力。
44.(2022 泰州)建设中的常泰大桥为斜拉索公路、铁路两用大桥,如图为小华制作的斜拉索大桥模型,她用长30cm、重5N的质地均匀分布的木条OA做桥面,立柱GH做桥塔。OA可绕O点转动,A端用细线与GH上的B点相连,桥面OA实质是一种 (填简单机械名称)。保持桥面水平,细线对OA的拉力F= N;将细线一端的固定点由B点改至C点,拉力F的大小变化情况是 ,由此小华初步了解到大桥建造很高桥塔的好处。
45.(2022 镇江)如图1所示,轻质杠杆可绕O转动,A点悬挂一重为12N的物体M,B点受到电子测力计竖直向上的拉力F,杠杆水平静止,已知OA=AB=BC,则F为 N。保持杠杆水平静止,将F作用点从B移至C,此过程中F方向保持不变,F的力臂记为l,则F的大小变 ,F与()的关系图线为图2中的①;将M从A移至B,再重复上述步骤,F与()的关系图线为图2中的 (选填数字序号)。
46.(2022 东营)如图所示,工人用撬棒撬起石块的情景,O是支点,请画出动力F的力臂l。
47.(2022 苏州)在图中画出杠杆的阻力臂l,并在A点画出使杠杆静止在图示位置的最小力F。
48.(2022 成都)如图是小兰在练习“斜身引体”项目时的情景。把人体视为杠杆,O为支点,动力等效为F1。请画出F1的力臂L1。
49.(2022 安徽)用图甲所示的装置探究杠杆的平衡条件,通过正确的实验操作,得到下表中的数据。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 3.0 0.20 2.0 0.30
2 2.0 0.15 1.5
3 1.5 0.20 1.0 0.30
… … … … …
(1)第2次实验数据中的阻力臂l2应为 m;
(2)第3次实验后,用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线(保持上端悬点不动),如图乙所示,不计摩擦,杠杆 (选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡,原因是: 。
50.(2022 金华)项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀,估读时误差较大,由此准备制作一个刻度均匀的密度计。
【小组讨论】
液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小;根据密度公式ρ,想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度计。经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案。
【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具(如图甲),刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩
处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。
(1)杆秤的工作原理是 ;
【产品制作】
器材:木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块(代替秤砣)。
步骤:
①模仿杆秤结构,用杯子代替秤钩,先自制一根无刻度“密度秤”;
②杯中不加液体,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时(如图乙),将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度;
③杯中加水至a处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,将此时秤砣的悬挂点B标记为“ ”刻度(单位g/cm3);
④以AB两点之间长度的为标准,在整根秤杆上均匀地标上刻度。
(2)在制作过程中,秤杆出现左低右高现象(如图丙),要调至水平位置平衡,秤砣应往 侧移动;
(3)步骤③中,秤砣悬挂点B标记的刻度值应为 ;
【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。
【产品升级】
(4)为了制作出精确度更高的“密度秤”,下列改进措施可行的是 。
A.把秤纽位置往远离秤钩一侧移动
B.减小秤砣的质量
C.减少加入杯中的液体体积
D.换用更细的秤杆
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1.(2024 重庆)同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤,用筷子做秤杆,用钩码做秤砣,用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时,在O点提起提纽,秤杆水平平衡;当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时,秤杆再次水平平衡,如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是( )
A.自制杆秤的每一格约表示2.08g
B.称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C.如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D.若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程
【解答】解:A、当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时,秤杆再次水平平衡,则在B点所示的质量为物体的质量,在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线,从O到B点共50个小格每一小格表示的质量为:m02g,故A错误;
B、称中药时B端翘起,杆秤不能水平平衡,说明物体的质量大于秤砣指示的示数,可以向右侧移动秤砣,也可以减少物体的质量来使杆秤恢复水平平衡,故B正确;
C、根据G=mg和杠杆平衡条件可得m物g×OA=m砣g×OB,秤砣磨损了,OB变大,则测量结果将偏大,故C错误;
D、若将提纽移到O点右侧,测量相同质量的物体时,左边力臂变大,则其量程变小,故D错误。
故选:B。
2.(2024 长春)如图所示是《天工开物》中记载的南方独轮推车。人推车前进的过程中( )
A.人对车不做功 B.车是定滑轮
C.车是费力杠杆 D.车是省力杠杆
【解答】解:A、人推车前进的过程中,车在推力的作用下前进了一段距离,人对车做了功,故A错误;
B、不随物体一起运动的滑轮是定滑轮,车不是定滑轮,故B错误;
CD、独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C错误、D正确。
故选:D。
3.(2024 南充)如图所示是我国古代劳动人民运送巨木的场景,通过杠杆、支架、悬绳、石块等,将巨木一端抬起,垫上圆木,将其移到其他地方。下列说法正确的是( )
A.支架下垫的底面积较大的石块是为增大对地面的压强
B.横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆,费力省距离
C.当巨木太重无法抬起时,可以让杠杆右端的人远离支架,增大动力臂
D.当巨木太重无法抬起时,可以增大横杆上悬绳与支架间的距离
【解答】解:A.支架对地面的压力一定,在支架下面垫有面积较大的石块,其实质是增大接触面积,减小支架对地面的压强,故A错误。
B.横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆,是省力杠杆,省力必定费距离,故B错误;
CD、由杠杆平衡条件可知,在阻力一定的情况下,减小阻力臂可以减小动力,因此缩短横杆上悬绳与支架之间的距离,以减小阻力臂同时增大动力臂,有助于抬起巨木,或增大动力臂,即让杠杆右端的人远离支架,故C正确,D错误。
故选:C。
4.(2024 乐山)从物理学角度来看, (选填“省力”或“费力”)杠杆因动力臂比阻力臂长,可以实现“四两拨千斤”。我国传统衡器“杆秤”是一种杠杆,要使如图所示的秤杆在水平方向平衡,应将秤砣往 端移动。
【解答】解:动力臂大于阻力臂,根据杠杆平衡条件知是省力杠杆;
称量时,若秤杆右端向上翘起,说明右边的力和力臂的乘积小于左边的力和力臂的乘积,而左边的力和力臂、右边的力一定,根据杠杆平衡条件可知,应该增大右边的力臂,即应将秤砣向右端移动。
故答案为:省力;右。
5.(2024 齐齐哈尔)端午节时,同学们外出游玩。购买饮料时,售货员用启瓶器开启饮料瓶的情景如图所示。启瓶器在正常使用时,属于 (选填“省力”、“等臂”或“费力”)杠杆。开启后的瓶盖中间出现了凹陷,说明力可以使物体发生 。
【解答】解:启瓶器的动力臂远大于阻力臂,属于省力杠杆;瓶盖出现凹陷说明力可以使物体发生形变。
故答案为:省力;形变。
6.(2024 安徽)如图甲所示,用核桃钳夹核桃时,用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆,若F1=20N,l1=10cm,l2=4cm,忽略杠杆自身的重力,则F2的大小为 N。
【解答】解:根据杠杆平衡条件,由图得,F1l1=F2l2,即20N×10cm=F2×4cm,解得,F2=50N。
故答案为:50。
7.(2024 达州)如图所示,轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平,已知AB是OB长度的4倍,AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm的正方体物块甲,该物块静止在水平地面上;O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2kg的物块乙。当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,则甲的重力为 N;当乙悬挂在C点时,甲对地面的压强为 Pa。(g取10N/kg)
【解答】解:乙的重力为G乙=mg=2kg×10N/kg=20N,则乙对杠杆A点的拉力也为FA=20N。
题中给出AB=4OB,AO=3AC,可得AO=3OB,CO=2OB。
根据杠杆平衡原理可得:FB OB=FA OA,代入得FA=60N,即甲的重力为60N。
再将乙移动到C处,则FB' OB=FC OC,其中FC=G乙=20N,代入得到FB'=40N,因此甲对杠杆拉力为40N,而甲重60N,甲所受支持力就是60N﹣40N=20N,根据相互作用力大小相等,得到甲对地面压力也为20N。再利用压强计算公式得出。
故答案为:60;2000。
(多选)8.(2024 贵州)如图甲所示的条凳,人若坐在凳的一端,极易使其另一端上翘而摔倒。现将其简化为如图乙所示的示意图,B、C点分别与凳脚的E、F点在同一竖直线上。当人对水平凳面施加竖直向下的压力时,下列分析正确的是( )
A.压力作用于A点,可将条凳视为绕E点转动的杠杆
B.只要压力作用于凳面的中间,则条凳一定不会上翘
C.只要在A、D点同时施加压力,则条凳一定不会上翘
D.在B或C点施加一个压力,则条凳一定不会上翘
【解答】解:
A、若压力作用于A点,则会使得条凳有逆时针旋转的力,此时支点为E,故A选项正确;
B、压力若作用在凳面的中间,则此时条凳无论以E还是以F为支点,均不会有翻转的可能,故B选项正确;
C、若A、D同时施加压力但大小不相等,还是有可能会上翘,故C选项错误;
D、在B或C点施加压力,若压力的方向竖直向下,则此时压力的作用线经过支点,其力臂为0,对条凳的平衡无影响,此时条凳一定不会上翘。故D选项正确。
故选:ABD。
9.(2024 枣庄)用手提起重物时,前臂可简化为杠杆:桡骨在肱二头肌牵引力F1的作用下,绕肘关节(支点O)转动,如图所示,请在图中画出动力F1的力臂L1 和阻力F2的示意图。
【解答】解:读图可知,用手提起重物时,是桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动,肘关节为支点O;
肱二头肌对桡骨的拉力沿肱二头肌收缩向上方向;
从O点作阻力F1的垂线段,就是阻力F1的力臂L1,如图所示:
。
10.(2024 深圳)图甲是飞鸟经过无背索斜拉桥的情景。图乙是其简化的模型,用S表示飞鸟,用F表示桥塔上端收到钢索的拉力。请帮助亮亮同学在图乙画出:
(1)飞鸟S经水面反射形成的虚像S′;
(2)拉力F对应的力臂l(O是支点)。
【解答】解:(1)先作出飞鸟S关于水面的对称点S′,则点S′为飞鸟S经水面反射形成的虚像S′;
(2)过O点作垂直于F作用线的垂线段,即为拉力F对应的力臂l,如图所示:
11.(2024 湖北)2024年6月2日至3日,嫦娥六号完成了人类首次月球背面采样。如图,嫦娥六号的机械臂正绕O点转动,将采集的月球样品送往贮存装置。请画出样品对机械臂上A点的作用力F的力臂l。
【解答】解:反向延长力F的作用线,由支点O向F的作用线作垂线,垂线段的长度就是力F的力臂l(红色字母)。如图所示:
12.(2024 眉山)同学们在体育课上做下压运动训练,静止不动时人体可以看成杠杆模型,O为支点,肌肉的拉力F1为动力,如图所示。请你在图中画出:
(1)动力F1的力臂L1;
(2)A点,脚对地面压力F的示意图。
【解答】解:(1)O为支点,先延长动力F1作用线,从O作F1垂线,即为动力臂L1;
(2)压力是垂直于地面,方向向下,从A垂直于地面画出压力,如图所示:
13.(2024 成都)如图甲,小孟书桌上的折叠式台灯由底座、立杆和灯头组成。如图乙所示,灯头OAB可视做绕O点转动的杠杆,A点是灯头的重心,小孟用拉力F将灯头拉至图示位置。请在图乙中画出:
①灯头受到的重力G的示意图;
②拉力F的力臂L。
【解答】解:过支点O做拉力F作用线的垂线,即为力臂L;重力作用点在井盖的重心,方向竖直向下,如图所示:
14.(2024 山西)小明在成长笔记中记录了表中错题,请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
错题记录 错题改正
站立地面踮脚跟是中国传统文化“八段锦”的第八式。如图为踮脚跟时左脚的一些相关数据。当脚跟抬离地面时,请你计算小腿肌肉拉F1的大小。 解:如图将左脚看作杠杆。抬脚跟时脚绕支点O转动,动力为F1,阻力为F2,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2:得小腿肌肉拉力F1900N 错误之处: ; 错因分析: ; 正确解答: 。
【解答】解:
(1)小明的错误之处在于动力臂代错了,代成了4cm。
(2)可能是错将阻力作用点当成了阻力臂的支点。
(3)如图将左脚看作杠杆。抬脚跟时脚绕支点O转动,动力为F1,阻力为F2,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2:得小腿肌肉拉力F1225N。
故答案为:动力臂l1大小错误;计算动力臂时,找错了支点的位置;如图将左脚看作杠杆。抬脚跟时脚绕支点O转动,动力为F1,阻力为F2,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2:得小腿肌肉拉力F1225N
15.(2024 广州)如图甲,质量不计的晾晒架钩在支撑物上,挂上衣服后,晾晒架可看成以O为支点的杠杆,图乙是其简化图,晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。
(1)B、C、D是挂衣处,同一件衣服挂在B时,A点受到的支持力最小,请说明理由: ,若衣服重为3.6N,则此支持力最小值为 N;
(2)请在图乙中:①画出B点受到衣服的拉力F,②画出拉力F的力臂l。
【解答】解:(1)衣服挂在B点时,阻力臂最小,根据F1L1=F2L2可知,此时最省力,A点受到的支持力最小;衣服重为3.6N,最小阻力臂为0.20m,动力臂为0.18m,根据F1L1=F2L2可知,最小动力F14N;
(2)受到衣服的拉力F竖直向下,过O点做力的垂线即为力臂,具体图示如下:
。
故答案为:(1)衣服挂在B点时,阻力臂最小;4;(2)见上图。
16.(2024 凉山州)某运动员利用如图所示的滑轮组进行腿部力量训练,请画出滑轮组的绕线方式。
【解答】解:由图可知,拉力的方向水平向右,绳子可以先系在定滑轮的固定挂钩上,然后再绕过下面的动滑轮,再向上绕过定滑轮,也可以先系在动滑轮的固定挂钩上,然后再向上绕过定滑轮,如图所示:
17.(2024 云南)如图所示,美丽乡村建设的工地上,工人使用一个 (选填“定”或“动”)滑轮匀速提升重300N的建筑材料(不计绳重和摩擦),则人的拉力为 N。
【解答】解:美丽乡村建设的工地上,工人使用一个 定滑轮匀速提升重300N的建筑材料(不计绳重和摩擦);
人的拉力与建筑材料重力是平衡力(不计绳重和摩擦),所以拉力为300N,定滑轮不省力;
故答案为:定;300。
18.(2024 盐城)下列挪动球形石墩的方法中,最省力的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:A、该方法相当于使用了动滑轮,可以省力,故A符合题意;
B、该方式使用的是定滑轮,不省力,故B不符合题意;
C、该方式相当于用一根绳子直接拉石墩,不省力,故C不符合题意;
D、该方式相当于用双股绳子拉石墩,不省力,故D不符合题意。
故选:A。
19.(2023 常德)如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是( )
A.F甲=200N,并向上移动4m
B.F甲=100N,并向上移动2m
C.F乙=200N,并向上移动1m
D.F乙=400N,并向上移动1m
【解答】解:AB、图甲是动滑轮,动滑轮不能改变力的方向,但是可以省一半的力,所以F甲G物200N=100N,拉力端移动的距离为s=2h=2×2m=4m,故AB错误;
CD、图乙是动滑轮,由图可知,G物F乙=200N,所以F乙=400N,拉力端移动的距离为s'h2m=1m,故C错误,D正确。
故选:D。
20.(2023 海南)用下列简单机械提升同一重物,忽略机械自重和摩擦,最省力的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:分别用如图四种机械提起同一重物,忽略机械自重和摩擦:则
A、根据杠杆平衡条件可得:G×L=F×3L,则FG;
B、由图可知,该滑轮组由1股绳子承担物重,拉力等于物重;
C、由图可知,该滑轮组由2股绳子承担物重,拉力为物重的二分之一;
D、由图可知,该滑轮组由2股绳子承担物重,拉力为物重的二分之一。
综上分析可知,最省力的是A。
故选:A。
21.(2023 遂宁)用如图所示的四种简单机械,将同一重物从低处匀速提升到高处,在不计机械自重及摩擦的情况下,最省力的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:由题知,不计机械自重及摩擦;
A、动滑轮可以省一半力,即;
B、不计摩擦,根据功的原理可知:FL=Gh,则;
C、根据题图可知:此时的动力臂为:;阻力臂为:;;
杠杆的动力臂是阻力臂的1.5倍,所以;
D、使用定滑轮不省力,即F=G;
综上可知:最省力的是斜面,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选:B。
22.(2023 菏泽)用动滑轮在水平地面上沿直线匀速拉动重为G的物体,如图所示。已知水平拉力为F,物体受到地面的摩擦力为f,物体移动的距离为s。下列说法正确的是( )
A.重力做功数值为Gs
B.拉力做功数值为Fs
C.摩擦力做功数值为fs
D.使用此滑轮既省力又省功
【解答】解:A.物体在重力方向没有移动距离,重力做功数值为0,故A错误;
B.由2段绳子与动滑轮相连,物体移动的距离为s,拉力移动距离则s拉=2s,拉力做功数值为W=Fs拉=2Fs,故B错误;
C.摩擦力做功数值为fs,故C正确;
D.任何机械都不省功,使用此滑轮可省力,但不省功,故D错误。
故选:C。
23.(2023 金昌)如图所示,小亮用滑轮组将装修材料运到楼上,请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。
【解答】解:由图可知,小亮站在地面上,要想运用滑轮组将装修材料运输到楼上,拉力方向向下,一个动滑轮最多绕三股绳子,所以要从动滑轮的上挂钩绕起,依次绕过下面的定滑轮、动滑轮和上面的定滑轮,如图所示:
24.(2023 连云港)如图所示,每个钩码的质量为50g,在均匀杠杆的A处挂2个钩码,B处挂1个钩码,杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码,那么( )
A.杠杆仍水平平衡
B.杠杆的左边向下倾斜
C.杠杆的右边向下倾斜
D.将A处的钩码向左移动一格,杠杆仍能水平平衡
【解答】解:ABC、如图所示,每个钩码的质量为50g,重力为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N,杠杆上每小格的长度假设为1cm,
则FA=0.5N×2=1N,LA=1cm×2=2cm,FB=0.5N,LB=1cm×4=4cm,杠杆平衡,则:FA×LA=FB×LB;
在A、B两处再各加挂一个50g的钩码后,FA′=0.5N×3=1.5N,FB′=0.5N×2=1N,LA和LB的长度都不变,则FA′×LA=1.5N×2cm=3N cm,FB′×LB=1N×4cm=4N cm,则:FA′×LA<FB′×LB,杠杆右边下倾,故AB错误、C正确;
D、将A处的钩码向左移动一格,杠杆左端为:1.5N×3cm=4.5N cm,杠杆右端为:1N×4cm=4N cm,左右两侧力与力臂的乘积不等,所以杠杆不能水平平衡,故D错误。
故选:C。
25.(2023 泰州)如图所示,是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是( )
A.夹起食物的筷子 B.拔钉子的羊角锤
C.剪铁丝的钢丝钳 D.起瓶盖的开瓶扳手
【解答】解:我国天宫空间站的机械臂是动力臂比阻力臂短的杠杆,是费力杠杆。
A、夹起食物的筷子的动力臂比阻力臂短,属于费力杠杆,故A符合题意;
BCD、拔钉子的羊角锤、剪铁丝的钢丝钳、起瓶盖的开瓶扳手的动力臂比阻力臂长,属于省力杠杆,故BCD不符合题意。
故选:A。
26.(2023 随州)劳动教育越来越重要,许多同学在劳动中获得了愉悦的体验也掌握了许多劳动技能。小芳周末回到乡下姥姥家接过姥姥肩膀上的担子学习挑担技巧。假如一个筐子重一个筐子轻(一头重一头轻),在不考虑手臂帮扶的情况下挑起担子让扁担处于水平平衡。请你根据劳动体验结合杠杆平衡知识,判断下列说法中正确的是( )
A.肩膀应该靠近“轻的一头”
B.肩膀应该靠近“重的一头”
C.肩膀应该居于扁担正中间
D.挑着担子走路,扁担一般会上下“闪动”,“闪动”时一定是一个筐子向上运动同时另一个筐子向下运动
【解答】解:ABC、假如一个筐子重一个筐子轻(一头重一头轻),在不考虑手臂帮扶的情况下挑起担子让扁担处于水平平衡,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2,则重的一头动力大,必须动力臂较小,因而支点即肩膀必须靠近较重的一头,故B正确,AC错误;D、挑着担子走路,扁担一般会上下“闪动”,由于杠杆仍然平衡,则动力臂同时增大或同时减小,即两侧同时向下或同时向上,即一个筐子向上运动同时另一个筐子向上运动,故D错误。故选:B。
27.(2023 淮安)如图所示,一根质地不均匀的硬棒重心在O点,将硬棒通过绳1悬挂于A点,2、3为两个支架,在绳与两支架的作用下,硬棒水平静止,此时绳与支架均对硬棒有弹力(绳的形变忽略不计)。下列操作中,仍能使硬棒保持平衡的是( )
A.仅撤去支架2
B.仅撤去支架3
C.同时剪断绳1和撤去支架2
D.同时剪断绳1和撤去支架3
【解答】解:绳子只能向上施加拉力,支架只能施加向上的支持力;
A.仅撤去支架2,以1为支点,重力和支架支持力使得杠杆的转动方向相反,可以平衡,故A正确;
B.仅撤去支架3,以1为支点,重力和支架2支持力使得杠杆的转动方向都是顺时针,故杠杆不可以平衡,B错误;
C.同时剪断绳1和撤去支架2,以3为支点,重力使得杠杆逆时针转动,不可以平衡,故C错误;
D.同时剪断绳1和撤去支架3,以2为支点,重力使得杠杆顺时针转动,不可以平衡,故D错误。
故选:A。
28.(2023 无锡)如图所示,是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”,用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点,A端挂有重为40N的石块,B端挂有重为20N的空桶,OA长为1.2m,OB长为0.6m。使用时,人向下拉绳放下空桶,装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起,硬棒质量忽略不计。下列说法中正确的是( )
A.向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆
B.向下拉绳放下空桶时拉力为20N
C.向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆
D.向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N
【解答】解:A、向下拉绳放下空桶时,B端的力为动力,A端的力为阻力,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故A错误;
BD、根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2,杠杆平衡时B端的拉力FB80N,
放下空桶时,向下拉绳子的力F1=FB﹣G桶=80N﹣20N=60N,
装满水时,桶和水的总重力G总=G桶+G水=20N+100N=120N,
向上拉绳提起装满水的桶时拉力为F2=G总﹣FB=120N﹣80N=40N,
故B错误,D正确;
C、向上拉绳提起装满水的桶时,在A端的力为动力,B端的力为阻力,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C错误;
故选:D。
29.(2023 广元)如图所示,杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动,OB=2BA,在B点悬挂一个10N的重物G,在A点施加竖直向上的动力F,使杠杆OBA水平平衡(杠杆重力及摩擦均忽略不计),下列说法正确的是( )
A.在A点施加竖直向上的力F1时,该杠杆是费力杠杆
B.作用在A点的力F1的大小为5N
C.如果重物的悬挂点B向O点移动,要使杠杆水平平衡,F1应变小
D.若将作用于A点的力F1变为图中F2,要使杠杆水平平衡,F2应小于F1
【解答】解:A.在A点施加竖直向上的力F1时,动力臂是OA,阻力臂是OB,动力臂大于阻力臂,该杠杆是省力杠杆,故A错误;
B.由杠杆的平衡条件可知,F1×OA=G×OB,且OA=OB+BA=3BA,即F1×3BA=G×2BA,F1G10N≈6.7N,故B错误;
C.如果重物的悬挂点B向O点移动,则OB变小,由F1×OA=G×OB可知,OA与G大小不变,要使杠杆水平平衡,F1应变小,故C正确;
D.将作用于A点的力F1变为图中F2,动力臂会变小,由杠杆的平衡条件可知,在OB与G不变情况下,F2应大于F1,故D错误。
故选:C。
30.(2023 北京)如图是小强利用器械进行锻炼的示意图,其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动,OA:OB=3:2,在杆A端用细绳悬挂重为300N的配重,他在B端施加竖直方向的力F1,杆AB在水平位置平衡,此时他对水平地面的压力为F2。为了锻炼不同位置的肌肉力量,他将固定点移动到A端,杆AB可绕端点A在竖直平面内转动,配重悬挂在O点,在B端施加竖直方向的力使杆AB在水平位置再次平衡,此时,他对水平地面的压力为F3,压强为p。已知小强重为650N,两只脚与地面接触的总面积为400cm2,不计杆重与绳重,下列判断正确的是( )
A.F1为200N B.F2为1100N
C.F3为830N D.p为11750Pa
【解答】解:横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动,OA:OB=3:2,在杆A端用细绳悬挂重为300N的配重,他在B端施加竖直方向的力F1,杆AB在水平位置平衡,此时他对水平地面的压力为F2,
根据杠杆平衡条件可得F1450N,方向向下,
他对杠杆有向下的450N拉力,杠杆对他有向上的450N的拉力,所以他对水平地面的支持力等于他对水平地面的压力为F2=G人﹣F1=650N﹣450N=200N,故AB错误;
他将固定点移动到A端,杆AB可绕端点A在竖直平面内转动,配重悬挂在O点,在B端施加竖直方向的力使杆AB在水平位置再次平衡,此时,他对水平地面的压力为F3,
根据杠杆平衡条件可得F180N,方向向上,
他对杠杆有向上的180N推力,杠杆对他有向下的180N的压力,所以他对水平地面的压力为F3=G人+F=650N+180N=830N,故C正确;
此时他对地面的压强p20750Pa,故D错误。
故选:C。
31.(2023 兰州)建筑工地上,工人利用杠杆提起重物。如图所示,杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知OA:OB=3:1,物体的重力为1600N,与地面的接触面积为400cm2,此时物体对水平地面的压强为2.5×104Pa。若工人的重力为700N,则工人对地面的压力为 N,工人最多能拉起 N的重物(杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计)。
【解答】解:由p可得,重物对水平地面的压力:
F压=pS=2.5×104Pa×400×10﹣4m2=1000N,
因重物对地面的压力等于自身的重力减去细线的拉力,
所以,杠杆B端细线的拉力:
FB=G物﹣F压=1600N﹣1000N=600N,
由杠杆的平衡条件可得:FA OA=FB OB,
解得:FA,
工人对地面的压力:
F压=G人﹣FA=700N﹣200N=500N,
当人对地面的压力为0时,杠杆A端受到绳子最大的拉力大小即等于工人的重力大小,根据杠杆平衡条件FA′ OA=FB′ OB,
求出B端受到的最大拉力:
FB′,
对物体竖直方向上受力分析可知此时物体处于平衡状态,则物体的最大重力为G物′=FB′=2100N。
故答案为:500;2100。
32.(2023 怀化)生活中常用到各种各样杠杆。有借助撬棒来撬动石头(如图甲),撬棒属于 杠杆;有称量物体质量的天平(如图乙),天平属于 杠杆。(选填“省力”、“费力”或“等臂”)
【解答】解:撬棒在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
天平在使用时,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆。
故答案为:省力;等臂。
33.(2023 枣庄)壮丽辉煌的咸阳宫曾巍然矗立于八百里秦川,司马迁在《史记》中有关于这座宫殿的描述。如图是我们的祖先在建造宫殿时搬动巨大木料的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方,请分析:
(1)支架下端垫有底面积较大的石块,其目的是为了 压强;
(2)支架上的横杆其实是 杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”);
(3)如果他们无法将巨木抬起,请你提出一个抬起巨木的改进方案: 。
【解答】解:(1)支架下端垫有底面积较大的石块,是为了在压力相同的情况下,通过增大受力面积来减小压强。
(2)支架上横杆的动力臂大于阻力臂,所以支架上的横杆相当于省力杠杆。
(3)如果他们无法将巨木抬起,可以将支点向左移动,增长动力臂,同时减小阻力臂,从而更加省力。
故答案为:(1)减小;(2)省力;(3)将支架支点左移。
34.(2023 河北)在均匀直尺的中央挖一小凹槽,把一个薄金属片一端插入橡皮中,另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易“天平”。静止时直尺水平平衡。在直尺的两侧各放一个相同的小盘,在小盘中倒入质量不等的大米和小米,调整小盘在直尺上的位置,使直尺再次水平平衡。如图所示。由图可知,大米的质量 (选填“大于”或“小于”)小米的质量。F是左盘对直尺施加的力,请在图中画出F的力臂。现向左盘中再加入少量大米,写出一种能够使直尺恢复平衡的方法: 。
【解答】解:直尺水平平衡时,根据图示可知,此时L大米>L小米;杠杆的平衡条件可知:m大米g×L大米=m小米g×L小米,由于L大米>L小米,则m大米<m小米;
过支点O作F的作用线的垂线,该垂线端为F的力臂L,如图所示:
;
现向左盘中再加入少量大米,左盘中大米的质量变大,重力变大,对杠杆的压力变大,则左侧杠杆受到的力与力臂的乘积变大;使直尺恢复平衡,根据杠杆的平衡条件可知,可以向右盘中加入小米或装有小米的小盘向右移动一段距离。
故答案为:小于;见解析;向右盘中加入小米。
35.(2023 鞍山)图甲是一种常用的移动指示牌,图乙是它的模型,图丙是被风刮倒的指示牌,请在图丙中画出:将指示牌扶起的最小力及其力臂。
【解答】解:要将指示牌扶起,支点为C,由杠杆的平衡条件可知,AC为最长动力臂L1时,动力最小,连接AC,从A点作垂直于AC向上的线段,即为最小力F1的示意图,如图所示:
。
36.(2023 辽宁)如图甲晾晒架,挂衣服时可以把它看成杠杆,图乙为其简化示意图。请在乙图中作出:
(1)当挂较重的衣物时,为了使晾晒架A点受到的支持力最小,请在B、C、D三点中选择一点,作出该点所受到的拉力F2;
(2)晾晒架A点受到的支持力F1及其力臂l1。
【解答】解:(1)当挂较重的衣物时,为了使晾晒架A点受到的支持力最小,动力臂和阻力一定时,阻力臂越小,动力越小;
应选择离支点最近的B施加阻力F2;
(2)之间对A的支持力垂直于墙壁向右,从O画出到支持力F1的垂线即动力臂l1,如图所示:
37.(2023 牡丹江)【阅读材料,回答问题】
铸钱是中国古代持续时间最长、实践量最大的铸造活动,其中蕴含了许多重大的技术发明和技术创新。
据《天工开物》记载:把铜铸造成钱币,是为了便于民间贸易的流通和使用。铸造十斤铜钱需要用六七斤红铜和三四斤锌,这是粗略的比例。冶炼时,先把铜放进熔铜坩埚中加热至液态,然后再加入锌,鼓风使他们熔合。铸钱时,铸工用鹰嘴钳把熔铜坩埚从炉子里提出来,另一个人用钳托着坩埚的底部,共同把坩埚内的液体注入模子中,冷却之后,打开框模。这时,只见密密麻麻的成百个铜钱就像累累的果实结在树枝上一样呈现出来。再将铜钱逐个摘下,便于磨锉加工。磨锉时,用竹条或木条穿上几百个铜钱一起锉,先锉铜钱的边缘,然后逐个锉平铜钱表面上不规整的地方。
钱币的成色高低,是以含锌量的多少来区分的。将钱投掷在石阶上,发出像木头或石头落地的声响,表明成色低。成色高质量好的铜钱,会发出铿锵的金属声。
(1)铜钱的铸造过程涉及的物态变化有 (写出一种)。
(2)铸工使用的鹰嘴钳是 ,原因是 。
A.省力杠杆
B.费力杠杆
C.等臂杠杆
(3)对铜钱磨锉加工,铜钱的质量 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)判断铜钱的成色是利用声传递 。
【解答】解:(1)由题意可知,铜钱的铸造过程中,需要把铜放进熔铜坩埚中加热至液态,还需要将液体倒入框模冷却成固态,因此,这一过程涉及的物态变化有熔化和凝固;
(2)铸工使用的鹰嘴钳前端较长,使用时动力臂小于阻力臂,所以是费力杠杆,故选B;
(3)对铜钱磨锉加工,铜钱所含物质会减少,所以铜钱的质量会减小;
(4)判断铜钱的成色是利用声可以传递信息。
故答案为:(1)熔化(或凝固):(2)B;动力臂小于阻力臂;(3)减小;(4)信息。
38.(2022 包头)如图所示,轻质杠杆OB可绕O点转动,OA=AB。在A点悬挂物体,在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡,拉力为F。下列说法正确的是( )
A.F的大小为物重的2倍
B.物重增加5N,F的大小也增加5N
C.物体悬挂点右移,拉力F会增大
D.将F改为沿图中虚线方向,拉力F会减小
【解答】解:
A、由图可知,OA=AB,阻力的力臂为动力力臂的一半,根据杠杆的平衡条件F×OB=G×OA可知,拉力F的大小为物重的二分之一,故A错误;
B、若物重增加5N,根据杠杆的平衡条件可知,F的变化量为5N2.5N,故B错误;
C、当悬挂点右移时,动力臂、阻力不变,阻力臂变大,则动力F将变大,故C正确;
D、保持杠杆在水平位置平衡,将拉力F转至虚线位置时,拉力的力臂变小,因为阻力与阻力臂不变,由杠杆的平衡条件可知,拉力变大,故D错误。
故选:C。
39.(2022 常州)为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”,农业专家自制轻质拔草器,如图所示,将拔草器左下端的叉子插入植株根部,用手对拔草器施力,可将植株连根拔起。若拔同一植株,手施力最小的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:如图所示,拔草器相当于一个杠杆,拔草时支点在O点,若拔同一植株,则草对拔草器的阻力一定,由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,阻力臂越小,动力臂越大,动力越小。A、B、C图相比,动力臂相等,C图中的阻力臂更小,所以C图动力更小;C图与D图相比,阻力臂相等,D图的动力臂更小,所以C图动力更小,符合要求的只有C图。
故选:C。
40.(2022 绍兴)小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时,先后出现杠杆右端下降的现象。为使杠杆水平平衡,下列操作正确的是( )
A.图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向左移动
B.图甲中平衡螺母向左调节;图乙中右侧钩码向右移动
C.图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向左移动
D.图甲中平衡螺母向右调节;图乙中左侧钩码向右移动
【解答】解:由图甲可知,是在探究之前,因此应将平衡螺母向左调节,由图乙可知,是在探究过程中,应将钩码向左移动,故A正确。
故选:A。
41.(2022 无锡)杆秤是我国古代劳动人民的一项发明,是各种衡器中历史最悠久的一种,称量物体质量时,它相当于一个 (填简单机械名称)。某杆秤的示意图如图所示,C处是秤钩,A、B位置各有一个提纽,BC=7cm,秤砣质量为0.5kg。提起B处提纽,秤钩不挂物体,将秤砣移至D点,杆秤恰好水平平衡,BD=1cm;将质量为2.5kg的物体挂在秤钩上,提起B处提纽,秤砣移至最大刻度E处,杆秤再次水平平衡,则BE= cm。若要称量质量更大的物体,应选用 处提纽。
【解答】解:(1)杆秤可以看作是一个在力的作用下绕固定点转动的硬棒,结合杠杆的定义,即可知道它相当于一个杠杆;
(2)秤钩不挂物体时,由杠杆的平衡条件可知:
G砣×BD=G秤×L0,
因为G=mg,所以m砣g×BD=m秤g×L0,
即m砣×BD=m秤×L0,
代入数据有:m秤×L0=0.5kg×1cm;
将质量为2.5kg的物体挂在秤钩上时,由杠杆平衡条件可知:
G物×BC=G秤×L0+G砣×BE,
即m物×BC=m秤×L0+m砣×BE,
代入数据有:2.5kg×7cm=0.5kg×1cm+0.5kg×BE,
解得:BE=34cm;
(3)根据杠杆的平衡条件可知,当提着B处秤纽、秤砣在E点时,G物×BC=G秤×L0+G砣×BE,
当提着A处秤纽、秤砣在E点时,G物'×AC=G秤×(L0+AB)+G砣×(BE+AB),因BC>AC,故可得:G物′>G物,即提A处秤纽时,此秤的称量大。
故答案为:杠杆;34;A。
42.(2022 衡阳)晚饭后,妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板,如图所示,图中的转轴相当于杠杆的 ,妈妈和妹妹的总重力比小涛的重力大,跷跷板水平平衡时,小涛比妈妈离转轴 (选填“远”或“近”);若妈妈放下怀抱中的妹妹(妈妈的位置不变),为了保持跷跷板水平平衡,小涛应适当 转轴(选填“远离”或“靠近”)。
【解答】解:把跷跷板看作杠杆,杠杆是绕着转轴转动,所以转轴即为杠杆的支点;
跷跷板在水平位置平衡时,设妈妈和妹妹的总重力为G1,力臂为L1,小涛的重力为G2,力臂为L2,
因为G1L1=G2L2、已知G1>G2,所以L1<L2,即小涛比妈妈离转轴远;
若妈妈放下怀抱中的妹妹,即G1减小,妈妈的位置不变,即L1不变,为了保持跷跷板水平平衡,由G1L1=G2L2知,在L1和G2不变时,G1减小,L2也减小,即小涛应适当靠近转轴。
故答案为:支点;远;靠近。
43.(2022 宁夏)生活中有很多小妙招,如图甲所示,用钢勺很轻松就可以打开饮料瓶盖,模型如图乙,它是以 为支点(选填“A”或“B”)的省力杠杆,手在 (选填“C”或“D”)点向下压时会更省力。
【解答】解:图中用勺子打开瓶盖时,A点随瓶盖上升,B点不动,所以B点是支点;
打开瓶盖时,阻力臂不变,动力臂越长越省力,所以作用在D点会更省力。
故答案为:B;D。
44.(2022 泰州)建设中的常泰大桥为斜拉索公路、铁路两用大桥,如图为小华制作的斜拉索大桥模型,她用长30cm、重5N的质地均匀分布的木条OA做桥面,立柱GH做桥塔。OA可绕O点转动,A端用细线与GH上的B点相连,桥面OA实质是一种 (填简单机械名称)。保持桥面水平,细线对OA的拉力F= N;将细线一端的固定点由B点改至C点,拉力F的大小变化情况是 ,由此小华初步了解到大桥建造很高桥塔的好处。
【解答】解:(1)由图可知,OA可绕O点转动,A端用细线与GH上的B点相连,所以桥面OA实质是一种杠杆;
(2)过支点向拉力的作用线作垂线,这条垂线段就是拉索对桥面拉力F的力臂L,如图所示:
在Rt△AOB中,∠A=30°,则LOA=0.15m
根据杠杆的平衡条件,FL=GOA,
则F5N;
将细线一端的固定点由B点改至C点,动力臂增大,阻力臂和阻力不变,
根据杠杆平衡条件可知,动力减小。
故答案为:杠杆;5;减小。
45.(2022 镇江)如图1所示,轻质杠杆可绕O转动,A点悬挂一重为12N的物体M,B点受到电子测力计竖直向上的拉力F,杠杆水平静止,已知OA=AB=BC,则F为 N。保持杠杆水平静止,将F作用点从B移至C,此过程中F方向保持不变,F的力臂记为l,则F的大小变 ,F与()的关系图线为图2中的①;将M从A移至B,再重复上述步骤,F与()的关系图线为图2中的 (选填数字序号)。
【解答】解:(1)由图1可知,O为杠杆的支点,B点拉力F的力臂OB=OA+AB=2OA,A点作用力的力臂为OA,
由杠杆平衡条件可得:F×OB=G×OA,
解得:FGGG12N=6N;
(2)由题意可知,保持杠杆水平静止,将F作用点从B移至C,此过程中F方向保持不变,
根据杠杆平衡条件可得:F×l=G×OA,
解得:FⅠ,
由题意可知,此过程中物体M的重力G和力臂OA不变,拉力F的力臂l变大,则拉力F变小;
(3)将M从A移至B,由杠杆平衡条件可得:F×l=G×OB,
解得:FⅡ,
由数学知识可知,Ⅰ、Ⅱ两式中拉力F与的关系图线均为正比例函数,
由图1可知,OB>OA,则Ⅱ式的斜率大于Ⅰ式的斜率,
因此将M从A移至B,F与的关系图线为过原点且斜率比图线①大的图线②。
故答案为:6;小;②。
46.(2022 东营)如图所示,工人用撬棒撬起石块的情景,O是支点,请画出动力F的力臂l。
【解答】解:从支点O向动力F的作用线作垂线段,即为动力力的力臂l,如图所示:
47.(2022 苏州)在图中画出杠杆的阻力臂l,并在A点画出使杠杆静止在图示位置的最小力F。
【解答】解:重物对杠杆的拉力即为阻力,过支点O作力阻力作用线的垂线段,即为阻力臂l,
根据杠杆平衡的条件可知,在阻力和阻力臂不变时,动力臂越长越省力;
由图示可知,以OA为动力臂时,动力臂最长,此时最省力;连接OA,从A点做OA的垂线,为使杠杆平衡,力的方向应垂直于OA向上,如图所示:
。
48.(2022 成都)如图是小兰在练习“斜身引体”项目时的情景。把人体视为杠杆,O为支点,动力等效为F1。请画出F1的力臂L1。
【解答】解:将F1反向延长,从支点做反向延长线的垂线段,是力臂L1,如图所示:
49.(2022 安徽)用图甲所示的装置探究杠杆的平衡条件,通过正确的实验操作,得到下表中的数据。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 3.0 0.20 2.0 0.30
2 2.0 0.15 1.5
3 1.5 0.20 1.0 0.30
… … … … …
(1)第2次实验数据中的阻力臂l2应为 m;
(2)第3次实验后,用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线(保持上端悬点不动),如图乙所示,不计摩擦,杠杆 (选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡,原因是: 。
【解答】解:(1)根据F1l1=F2l2可知,第2次实验数据中的阻力臂l2应为:l20.20m;
(2)用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线,此时右端钩码对杠杆的拉力的力臂变小,在右边挂钩码拉力不变、左端拉力、左端拉力的力臂不变的情况下,杠杆不能平衡。
故答案为:(1)0.20;(2)不能;右端钩码对杠杆的拉力的力臂变小。
50.(2022 金华)项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀,估读时误差较大,由此准备制作一个刻度均匀的密度计。
【小组讨论】
液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小;根据密度公式ρ,想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度计。经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案。
【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具(如图甲),刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩
处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。
(1)杆秤的工作原理是 ;
【产品制作】
器材:木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块(代替秤砣)。
步骤:
①模仿杆秤结构,用杯子代替秤钩,先自制一根无刻度“密度秤”;
②杯中不加液体,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时(如图乙),将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度;
③杯中加水至a处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,将此时秤砣的悬挂点B标记为“ ”刻度(单位g/cm3);
④以AB两点之间长度的为标准,在整根秤杆上均匀地标上刻度。
(2)在制作过程中,秤杆出现左低右高现象(如图丙),要调至水平位置平衡,秤砣应往 侧移动;
(3)步骤③中,秤砣悬挂点B标记的刻度值应为 ;
【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。
【产品升级】
(4)为了制作出精确度更高的“密度秤”,下列改进措施可行的是 。
A.把秤纽位置往远离秤钩一侧移动
B.减小秤砣的质量
C.减少加入杯中的液体体积
D.换用更细的秤杆
【解答】解:(1)通过图示的模型结合杠杆的定义,即可确定它用到的相关知识,杆秤的工作原理是杠杆平衡原理;
(2)秤杆出现左低右高现象,根据杠杆平衡原理,右侧的动力和动力臂的乘积小于左侧阻力和阻力臂的乘积,所以向右移动秤砣,增大动力臂,可以达到水平平衡;
(3)密度秤测量水的密度,水的密度是1.0g/cm3;故在B的位置标记为1.0;
(4)A、把秤纽位置往远离秤钩一侧移动,说明阻力臂增大,根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2,动力和阻力不变,动力臂也要随着增大,AB两点之间长度增大,密度秤会更精确,故A正确;
B、减小秤砣的质量,说明动力减小,根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2,动力臂也要随着增大,AB两点之间长度增大,密度秤会更精确,故B正确;
C、杯中不加液体,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,G0×L1=G陀×LA;
杯中加水至a处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,(G0+G水)×L1=G陀×LB;联立两式可得G水;
杯中加某种液体至a处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在AB中某一点C处,水平位置平衡时,可得G液;
;当液体体积和水的体积相同时,液体和水的密度比就是重力比,也为长度比;如果减少加入杯中的液体体积,则不能通过密度秤得到液体的密度大小,故C错误;
D、由上述计算可知,秤杆的重力不影响最后的密度结果,故D错误;
故答案为:(1)杠杆平衡原理;1;(2)右;(3)1;(4)AB。
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