12.1杠杆 同步练习（有答案）初中物理人教版（2024）

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12.1杠杆
一、单选题
1．如图所示，以下关于图中的现象描述正确的是（　　）
A．铅垂线是利用重力的方向总是垂直向下
B．建造咸阳宫利用的是费力杠杆
C．自行车车闸是增大重力来增大摩擦力
D．排水管的“反水弯”是一个连通器
2．如图甲所示，长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一拉力﹣﹣位移传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡．该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙所示．据图可知金属杆重（　　）
A．5N B．10N C．20N D．40N
3．如图所示的杠杆AB处于平衡状态，O点为杠杆的支点，则力F的力臂是（　　）
A．OF B．OD C．OC D．DF
4．图中，O为轻质杠杆的支点，在B点挂重物，若在杠杆上施加一个拉力使杠杆水平平衡，则图中拟施加的四个力中，符合要求且最小的是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
5．如图，下列工具中属于费力杠杆的是（　　）
A．开瓶起子 B．镊子
C．钢丝钳 D．独轮车
6．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示；如图丙所示，弹簧左端固定，小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后到返回经过N点再次到达P点；如图丁所示，OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点挂一个12N的重物，加在B点的动力使杠杆OAB在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计）。下列说法正确的是（　　）
A．图甲乙中，t2到t3内，小球的动能不断增加，小球增加的动能小于弹簧减小的弹性势能
B．图丙中，从P向N运动过程中，小物块的动能先增大再减小，机械能减小
C．图丁中，该杠杆可能是费力杠杆，且作用在B点的最小动力小于6N
D．上述三种说法没有正确的
二、多选题
7．如图所示的杠杆，AB=l1，OB=l2，且l1A．此时的杠杆为费力杠杆
B．此时的拉力F=
C．保持杠杆水平平衡，拉力F从实线转到虚线位置过程中，F将逐渐变小
D．保持杠杆水平平衡，拉力F从实线转到虚线位置过程中，F的最小值为
三、填空题
8．物体作用在杠杆上促使杠杆转动的力叫做　 　，支点到力的　 　的距离叫作力臂．力臂　 　在杠杆上，力的作用点　 　在杠杆上（后两空选填“一定”或“不一定”）．
9．如图所示，一根质地均匀的木棒用细绳悬吊在O点，在左端A点挂一重物，右端B点挂一盛有水的玻璃瓶，OA10．如图所示，用喷壶给课桌喷洒酒精的过程中，若想更省力，应将按压手柄的手指向 　 　（选填“A”或“B”）端移动，这样可以增大 　 　，从而减小动力。
11．端午龙舟大赛是襄阳市的传统体育项目。如图是龙舟大赛的一个情景，船桨属于　 　(选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆；当运动员离开龙舟后，龙舟将在水中　 　(选填“上浮”或“下沉”)一些，此时所受的浮力　 　(选填“减小”、“不变”或“增大”)。
12．如图所示，一长为3m的粗细不均匀的水泥电线杆，用竖直向上的力F1＝1200N可将A端抬起（B端仍在地面上），用竖直向上的力F2＝600N可将B端抬起。则该水泥杆重G＝　 　N，重心与A端距离x＝　 　m。
13．由五块相同砖块构成的桥，如图所示，若每块砖长度为L，则此桥的最大跨度为　 　 。
四、综合题
14． 2018年，符合低碳出行、环保理念的共享单车迅速火遍全国各大城市。该单车使用方便，只需在手机上下载一个APP软件，通过手机扫码，用户就能在最短时间内开锁骑行。车辆采用轻质高强度铝合金材质，车身造型流畅，游龙形把手，减震坐垫，将用户的体验放在首位，GPS系统对车辆骑行全程定位，并记录行程。请根据以上内容和所给图片，就共享单车提出三个与物理知识相关的问题并作出合理简答。
⑴问题：为什么轮胎、车把、脚踏板上都刻有花纹
回答：通过增大接触面的粗糙程度，来增大车轮与地面之间、手与车把之间、脚与脚踏板之间的摩擦。
⑵问题：　 　
回答：通过增大臀部与车座的接触面积，减小压强。
⑶问题：　 　
回答：省力杠杆。
15．如图，硬棒质量忽略不计，挂着物体的绳子对棒的拉力为F1，在棒的A点施加力FA，FA的方向沿aa'线，使硬棒在如图位置处于平衡状态。
（1）画出力FA的示意图；
（2）画出FA的力臂LA；
（3）撤去FA，在B点沿着相同方向施加力FB，仍使硬棒在如图位置处于平衡状态。则FB和FA的关系可能是　 　（选填“FBFA”或“不能确定”），依据是　 　。
16．依据文中内容，请回答下列问题：
变速自行车的奥秘
变速自行车可以通过调节不同的“档位”来应对不同的路面情况——需要爬坡时，可以降低档位，此时会感觉自己骑起来“更轻松”；到了下坡时，可以提升档位，此时会感觉自己“骑得更快”。这之中的奥秘在哪里呢，让我们一起来探究吧！
如图所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成(普通自行车的后齿轮只有一个)。选择不同的档位时，自行车的链条会调整到相应档位的后齿轮上——选择低档位时，链条调整到半径较大的齿轮上；选择高档位时，链条调整到半径较小的齿轮上。
自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径，此时动力臂大于阻力臂，因此是一个省力杠杆。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后齿轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径，此时动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆。
骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。
在爬坡时，自行车受到的摩擦阻力较大，因此需要把后齿轮的半径(动力臂)调整得大一些，以达到相对省力的效果。在下坡时，自行车受到的摩擦阻力较小，此时为了让自行车更快前进，可以将后齿轮的半径调小。
（1）自行车驱动结构中，前齿轮和脚踏板组成一个　 　杠杆，后齿轮和后车轮组成一个　 　杠杆(选填“省力”、“费力”、“等臂”)；
（2）骑自行车时，人脚应该向什么方向用力才能最省力呢？请在图中画出最省力时，人脚对脚踏板的力F(作用点画在脚踏板中心)，以及这个力对应的力臂L；(提示：脚可以向各个方向用力踩脚踏板，脚踏板可以通过旋转来适应脚的用力方向。)
（3）爬坡时，应将链条调整至半径较　 　(选填“大”或“小”)的后齿轮上，从而达到相对省力的目的；
（4）前齿轮和后齿轮在共同工作时，其特征是________________；
A．相同时间转过的圈数相同
B．相同时间带动链条转动的长度相同
C．相同时间转过的圈数和带动链条转动的长度均相同
D．相同时间转过的圈数和带动链条转动的长度均不相同
（5）自行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为20N，一辆自行车后车轮的半径约为40cm，若它此时链条挂在中间档位的后齿轮上，其半径为5cm，由于前齿轮与后齿轮由链条连接，所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同，若前齿轮的半径为10cm，脚踏板到轴心的长度为25cm，则自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为　 　N。
五、双选题
17．如图所示，是制作好的蜡烛跷跷板，下列说法中正确的是（　　）
A．选用越粗的蜡烛效果好
B．转轴的位置离蜡烛重心越远越好
C．为防止蜡烛摆动过大而翻转，可使转轴位置处于蜡烛重心上方
D．跷跷板低端的蜡油熔化速度慢
六、计算题
18．杠杆平衡时，动力F1大小为20牛，动力臂l1为0.6米，阻力臂l2为0.3米，求阻力F2的大小。
19． 大壮同学自制了如图所示的健身器材，坚持锻炼身体。用细绳系在轻杆的点将轻杆悬挂起来，在杆的. 端悬挂质量的重物，在端竖直向下缓慢拉动轻杆至水平位置。已知长. ，长，大壮质量，一只脚接触地面面积为，取，求此时：
（1）大壮的重力；
（2）大壮对杆的拉力大小；
（3）大壮对地面的压强。
七、实验探究题
20．如图所示，是同学们“探究杠杆平衡条件”的实验装置，请完成下列问题：
（1）实验前杠杆如图甲所示，应该向　 　（选填“左”或“右”）调节平衡螺母，使杠杆在　 　位置平衡，这样做是为了　 　。
（2）如图乙所示，在杠杆上的左右两端分别挂上不同数量的钩码，完成三次实验后，记录的数据见下表，由此可初步得出杠杆的平衡条件是：　 　。（用F1、F2、L1和L2表示）
实验次数 F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1 1.0 6 1.5 4
2 2.0 6 1.5 8
3 3.0 2 1.0 6
（3）如图丙所示，小明利用弹簧测力计动态观察拉力的变化，其他因素保持不变，如果只将轻质弹簧测力计按图示方向缓慢转动的过程中，仍使杠杆在水平位置保持平衡，则弹簧测力计的示数将________。
A．一直变小 B．一直变大
C．先变大后变小 D．先变小后变大
（4）实验探究中要多次改变力和力臂的大小重复实验，目的是______。（填选项前的代码）
A．多次测量取平均值减小误差 B．寻找普遍规律避免偶然性
（5）若在图乙中的杠杆两侧各添加一个钩码，杠杆将会　 　。（选填“左端下沉”“保持水平”或“右端下沉”）
八、科普阅读题
21．阅读短文，回答问题：
塔式起重机
塔式起重机常用于工业与建筑施工，另外也较多用于造船、电站设备安装、水工建筑、港口和货场物料搬运等。
为了防止塔式起重机在吊起重物时发生倾倒，人们在起重臂的反方向上用钢架做成平衡臂，并在其末端加配重物，起重机吊臂上安装滑轮组，由多个定滑轮和动滑轮组成，发动机提供很小的力就能吊起很重的物体。
如图甲所示的塔式起重机，AB是竖直支架，CD是水平臂，其上OC段叫平衡臂，C端装有配重体，OD段叫吊臂，E处装有滑轮组，可在O、D两点间移动，OE=10m，OD=25m。起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度的过程中，在加速阶段，拉力大于重力，拉力恒定，速度均匀增加；匀速阶段，拉力减小到和重力相等，速度恒定； 在减速阶段，拉力小于重力。在转折点，速度不变拉力突变。
（1）塔式起重机上安装配重物是为了（　　）；
A．美观
B．确保塔式起重机不会翻倒
C．减小塔式起重机所吊重物的重力
D．增大塔式起重机的机械效率
（2）当滑轮组放在E点时塔式起重机能起吊重物的最大质量是2t，则当滑轮组移到D点时能够安全起吊重物的最大质量是　 　t；
（3）若用此塔式起重机将1.2t的钢材先竖直匀速吊起10m，然后沿水平方向缓慢旋转90°后送到指定位置，在此过程中塔式起重机对钢材做的功是　 　J； （g=10N/ kg）
（4）起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其速度-时间图像如图乙所示，则钢索拉力的功率随时间变化的图像可能是下图中的（　　）。
A． B．
C． D．
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】重力的方向；增大或减小摩擦的方法；连通器原理；杠杆及其五要素；杠杆的分类
2．【答案】B
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用
3．【答案】C
【知识点】杠杆及其五要素
4．【答案】B
【知识点】杠杆中最小力的问题
5．【答案】B
【知识点】杠杆的分类
6．【答案】C
【知识点】机械能及其转化；杠杆的平衡条件
7．【答案】A,D
【知识点】杠杆的动态平衡分析；杠杆的平衡分析法及其应用
8．【答案】动力；作用线；不一定；一定
【知识点】杠杆及其五要素
9．【答案】右端
【知识点】杠杆的平衡条件
10．【答案】B；动力臂
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆的平衡分析法及其应用
11．【答案】费力；上浮；减小
【知识点】物体的浮沉条件及其应用；杠杆的分类
12．【答案】1800；1
【知识点】重心；杠杆的平衡条件
13．【答案】
【知识点】杠杆的动态平衡分析
14．【答案】共享单车的车座为什么设计成马鞍形；共享单车车闸的把手是一个什么杠杆
【知识点】减小压强的方法及其应用；杠杆的分类
15．【答案】（1）
（2）
（3）FB【知识点】力臂的画法；杠杆的动态平衡分析
16．【答案】（1）省力；费力
（2）
（3）大
（4）B
（5）64
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆的平衡分析法及其应用
17．【答案】C,D
【知识点】杠杆的动态平衡分析
18．【答案】40牛
【知识点】杠杆的平衡条件
19．【答案】（1）解： 大壮的重力：；
答：大壮的重力为；
（2）解： 杠杆在水平位置平衡，是杠杆支点，是阻力臂，阻力大小等于重物大小，；
是动力臂，大壮对杠杆的拉力为动力，
根据杠杆平衡条件可得：，代入数据有：，
解得：，即大壮对杆的拉力为；
答：大壮对杆的拉力大小为；
（3）解： 大壮受三个力，竖直向下的重力、杆对大壮竖直向上的拉力、地面对大壮竖直向上的支持力，这三个力平衡，杆对大壮的拉力与大壮对杆的拉力为相互作用力，大小相等，
则地面对大壮的支持力：；
根据物体间力的作用是相互的可知，大壮对地面的压力：，
大壮对地面的压强为：。
答：大壮对地面的压强为。
【知识点】重力及其大小的计算；压强的大小及其计算；杠杆的平衡条件
20．【答案】（1）右；水平；便于读取力臂
（2）
（3）D
（4）B
（5）右端下沉
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
21．【答案】（1）B
（2）0.8
（3）
（4）D
【知识点】功率计算公式的应用；杠杆的平衡条件；功的计算及应用
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