一、杠杆
基础题
1.一根硬棒,在力的作用下能绕着_______转动,这根硬棒就是杠杆.
2.杠杆可以绕其_______的点叫支点;作用在杠杆上,____________________________ 的力叫动力,常用_______表示;作用在杠杆上,___________________________________ 的力叫阻力,常用_______表示;从支点到____________________________ 的距离,叫动力臂,常用_______表示;从支点到____________________________的距离,叫阻力臂,常用 _______表示.
3.当杠杆在动力和阻力的作用下_______________时,我们就说杠杆平衡了.杠杆的平衡条件是______________________________,用公式表示为_______________.
4.生活中的杠杆
(1)省力杠杆:l1____________l2,平衡时,F1____________F2,特点是____________
____________.
(2)费力杠杆:l1____________l2,平衡时,F1____________F2,特点是____________
____________.
(3)等臂杠杆:l1____________l2,平衡时,F1____________F2.
5.如图所示是自行车手闸示意图,手闸是一个简单机械,这种简单机械的名称是_______,当图中手对车闸的作用力F=10 N时,刹车拉线受到力的大小为_______N.
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6.如图所示,工人师傅用一根铁棒撬起木箱,铁棒可以看成是一个________,下方地面的支撑点称为________,是杠杆绕着转动的固定点,工人向上施加的使杠杆转动的力叫做________.
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能力题
7. 下列关于杠杆的几种说法中不正确的是( )
A.杠杆可以是直的,也可以是弯的
B.杠杆的支点一定在杠杆上
C.支点可以在杠杆上的任何位置
D.动力臂与阻力臂之和一定等于杠杆长度
8.小明小组利用如图所示装置探究杠杆平衡条件时,在杠杆两侧挂上不同个数的钩码,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,这样三次实验后得出结论:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离.下列能帮助他得出正确结论的操作是( ) /
A.去掉一侧钩码,换用弹簧测力计竖直向下拉
B.去掉一侧钩码,换用弹簧测力计斜向下拉
C.去掉一侧钩码,换用弹簧测力计竖直向上拉
D.增加钩码个数,再多次实验使结论更具普遍性
9.如图所示,O为杠杆MN的支点,OM∶ON=3∶4,物块A和B分别挂在M、N两端,杠杆恰好平衡,已知物块A、B的体积之比为2∶1,则A、B两物块的密度之比是( )
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A.3∶2 B.4∶3 C.2∶3 D.3∶4
10.如图所示,某人用一根轻质木棒挑着重为120 N的物体站在水平地面上,木棒保持水平,棒AB长为1.2 m,重物悬挂处离肩膀距离BO为0.8 m,则手在A端对木棒竖直向下的作用力大小为_______ N.
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11.如图所示,把一根质量是2 kg且质量均匀分布的木棒AOB在O点悬挂(AO=3OB),当在B端挂一个重物时,木棒恰在水平位置平衡.则此重物的质量是_____ kg/
提升题
12.如图所示是生活中几种常见的杠杆,其中属于费力杠杆的是( )
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13.如图为吊车从图示位置向上吊起货物的工作示意图,利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动,伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直.下列说法正确的是( )
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A.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力大小不变
B.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力逐渐变小
C.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力逐渐变大
D.吊臂是一个省力的杠杆
14.如图所示,重力为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一始终垂直于棒的拉力F,让棒缓慢转到图中虚线所示位置,在转动的过程中( )
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A.动力臂逐渐变大
B.阻力臂逐渐变大
C.动力F保持不变
D.动力F逐渐减小
15.下列仪器或工具在使用过程中,利用了杠杆原理的一组是( )
①量筒 ②剪刀 ③烧杯 ④试管夹 ⑤托盘天平 ⑥弹簧测力计
A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.④⑤⑥
16.如图所示,足够长的均匀木板已调节到水平平衡状态.在支点O的两边分别有做相向匀速直线运动的甲、乙两玩具电动小车,当重为4 N的甲车位于支点右边距支点3 m处时,为保持木板水平平衡,重为6 N的乙车应在支点左边距支点2 m处,如果甲车速度为0.15 m/s,则乙车的速度应为_______ m/s才能保持木板的平衡状态始终不被破坏.(车未到支点O前)
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17.小明学习了机械能的知识后,利用橡皮筋、木板、瓶盖等制作了如图所示的抛掷乒乓球的装置.使用时,将乒乓球装入瓶盖,用手指按下抛掷杆,这时橡皮筋被拉长(如图甲所示),这个过程中抛掷杆相当于一个_______ (选填“省力杠杆”“费力杠杆”或“等臂杠杆”);当松开手指,乒乓球被抛出(如图乙所示),这个过程中橡皮筋的_______能转化为乒乓球的动能.
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18.如图所示,轻质杠杆OA在路灯和轻绳AB的共同作用下,在水平方向处于静止状态,请画出轻绳AB对杠杆的动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图.
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19.一条扁担长1.5 m,前端挂重200 N的货物,后端挂重300 N的货物,则肩膀应在距扁担的前端多远时,才能使扁担刚好平衡?
答案和解析
基础题
1.固定点
2.转动;使杠杆转动;F1;阻碍杠杆转动;F2;动力作用线;l1;阻力作用线l2;
3.静止
4.(1)>;<;省力但费距离小
(2)<;>;费力但省距离
(3)=;=
5.杠杆;40
6.杠杆;支点;动力
能力题
7. D
解析:如答图所示杠杆中,动力臂与阻力臂之和不等于杠杆的长度,故D选项说法错误.故选D.
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8. B
解析:该实验由于杠杆在水平位置平衡,力臂大小刚好和支点到力的作用点的距离相等;为避免特殊性,应改变拉力的方向,使力臂不在杠杆本身上,选项B正确.
9. C
解析:因为GA·OM=GB·ON,即mA·g·OM=mB·g·ON,则mA·OM=mB·ON,故==,由ρ=得==×=×=.故选C.
10. 240 N.
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解析:本题考查杠杆平衡条件的应用,根据题意,BO=0.8 m,则AO=AB-BO=1.2 m-0.8 m=0.4 m,根据杠杆平衡条件F1×l1=F2×l2可知,FA×AO=FB×BO,FA×0.4 m=120 N×0.8 m,FA=240 N.
11. 2 kg.
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解析:设木棒的长度为L,因为OA=3OB,所以OB=.木棒重心在木棒的中点处,所以木棒重力的力臂l1=-OB=-=,物体对木棒作用力的力臂是l2=OB=,根据杠杆的平衡条件G木×=G物×,所以G物=G木,即物体的质量等于木棒的质量,即m物=2 kg.
提升题
12. D
解析:道钉撬、钢丝钳和开瓶扳手使用时,动力臂都大于阻力臂,属于省力杠杆,故A、B、C错误;筷子使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故选D.
13. B
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解析:如图画出动力臂和阻力臂,动力臂l1小于阻力臂l2,根据杠杆平衡条件,动力大于阻力,是费力杠杆,故D错误.吊车吊起货物的过程中,阻力不变,阻力臂减小,动力臂不变,动力减小,所以支持力逐渐变小,故B正确,A、C错误.故选B.
14. B
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解析:由题中图示可知,木棒是一个杠杆,力F是动力,力F始终垂直于木棒,则木棒的长度l是动力臂,木棒长度保持不变,动力臂保持不变,故A错误;已知G、l保持不变,阻力臂逐渐变大,由杠杆平衡条件可知,动力F逐渐增大,故C、D错误.故选B.
15. B
解析:剪刀、试管夹、托盘天平都可以简化成在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬棒,符合杠杆的定义,并且天平是等臂杠杆,试管夹是费力杠杆,有的剪刀是费力杠杆,有的剪刀是省力杠杆;弹簧测力计是根据弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就越长的原理制成的,与杠杆原理无关.故选B.
16.2 m; 0.1 m/s
解析:(1)由F1l1=F2l2可得,重为6 N的乙车在支点左边距支点的距离:l乙===2 m.
(2)由F1l1=F2l2和v=可得,G甲×(3 m-v甲t)=G乙×(2 m-v乙t),即4 N×(3 m-0.15 m/s×t)=6 N×(2 m-v乙·t),得v乙=0.1 m/s.
17.省力杠杆;弹性势能
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解析:当按下抛掷杆时,支点到手所用动力的距离大于支点到橡皮筋所用力的距离,即动力臂大于阻力臂,相当于省力杠杆;当弹起时,橡皮筋恢复原状,弹性势能减小,转化为乒乓球的动能.
18.如图所示,
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19.0.9m.
解:设肩膀距扁担前端l,为动力臂,则阻力臂为(1.5 m-l),由杠杆平衡条件F1l1=F2l2得:
200 N×l=300 N×(1.5 m-l),解得l=0.9 m.