2023年北京初三一模物理分类汇编：学生实验：探究杠杆

2023北京初三一模物理汇编

学生实验：探究杠杆

一、单选题

1．（2023·北京西城·统考一模）如图所示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　）

A．面包夹

B．园艺剪

C．托盘天平

D．压蒜器

2．（2023·北京海淀·统考一模）如图所示的工具在使用时，属于费力杠杆的是（　　）

A．瓶盖起子 B．食品夹

C．托盘天平 D．羊角锤

3．（2023·北京延庆·统考一模）如图所示的工具在正常使用时，属于省力杠杆的是（　　）

A．撬棒 B．筷子

C．食品夹 D．天平

4．（2023·北京平谷·统考一模）如图所示的四种用具中，使用时属于费力杠杆的是 （　　）

A．钢丝钳 B．羊角锤

C．食品夹 D．核桃钳

5．（2023·北京通州·统考一模）如图所示的工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　）

A．用园艺剪修剪树枝 B．用赛艇船桨划水

C．用裁纸刀裁剪纸张 D．用羊角锤拔钉子

二、多选题

6．（2023·北京朝阳·统考一模）杆秤作为华夏国粹，它制作轻巧、使用便利，曾是商品流通中的主要度量工具，同时它还承载着公平公正的象征意义。如图所示，是小阳同学制作的杆秤的示意图，使用时将货物挂在秤钩上，用手提起B或C（相当于支点）处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置，当秤杆水平平衡时，可读出货物的质量。秤砣最远可移至D点，此秤最大称量是10kg。秤杆、秤钩和秤纽的质量忽略不计，AB、BC、BD的长度如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．秤砣的质量是0.4kg

B．提起B秤纽，可以达到最大称量

C．距离C点12.5cm，有两个刻度，分别为1kg和3.1kg

D．提起C秤纽，不挂货物时，使秤杆转动的力是秤砣的重力

三、计算题

7．（2023·北京西城·统考一模）有一根长为L、横截面积为S的质量分布均匀的实心木棒AB。如图所示，木棒的A端静止在水平地面上，B端用绳竖直悬挂在电子秤上，电子秤的示数为F。已知：L=2m，S=40cm2，F=20N。（取g=10N/kg）求：

（1）实心木棒的重力G；

（2）实心木棒的密度ρ。

8．（2023·北京海淀·统考一模）《天工开物》中记载了中国古人利用桔槔汲水的情景，如今一些农田在灌溉时仍然传承着这种汲水方式。桔槔的主要结构如图所示，其上方的横杆是一根硬棒，横杆由竖木支撑，可绕通过O点的转轴转动，横杆A点绑有配重石块，B点连接一根细杆，细杆下方连有木桶，使用时人可对细杆施加向上或向下的力。已知OA长为1m，OB长为3m。横杆的自重、支点处的摩擦均忽略不计，汲水过程中细杆始终竖直。

（1）若配重石块重300N，当横杆在水平位置静止时，求B点受到的拉力F的大小。

（2）木桶装满水时，细杆、木桶和水总重140N，要使横杆提着装满水的木桶在水平位置静止（木桶完全离开井内水面），当所用配重石块重300N时，人对细杆的力为F1，当所用配重石块重600N时，人对细杆的力为F2。请通过计算说明F1与F2的大小关系。

9．（2023·北京·统考一模）俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，他的身体与地面平行，可抽象成如图乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，双手的力作用在点，长为。已知小京的体重为，地面对手的力与身体垂直，大小为。

（1）求小京的重心A到点的距离；

（2）图丙所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力为，若身体与地面成的角度变为且仍保持静止，，栏杆对手的力为，与均与他的身体垂直，均作用在点，分析并说明与的大小关系。

四、填空题

10．（2023·北京丰台·统考一模）杆秤是中国古老的衡量工具，如图所示。它的原理和制作工艺无一不渗透着中国古代人民的智慧。在交易中，卖家将货物放入秤盘，提起提纽后移动秤砣直到秤杆在水平位置静止，便可通过读取秤杆上的刻度得知货物质量；称量不同货物，相应调整秤砣的位置，秤杆在水平位置再次静止，就能读出该货物质量。细心的小京发现杆秤的结构可以抽象为杠杆模型，提纽位置为支点。请结合杠杆模型及杆秤的使用过程，提出一个可探究的科学问题：______。

五、实验题

11．（2023·北京房山·统考一模）实验桌上有满足实验要求的器材：调节好的弹簧测力计一个，重力为1N的钩码两个，在水平位置调节平衡的杠杆一个。杠杆上相邻刻度间距离相等，刻线上下靠近杠杆边缘处均有圆形小孔，可用来挂钩码或弹簧测力计，如图所示。请利用上述实验器材，设计一个实验证明：“杠杆在水平位置平衡时，如果动力臂、阻力臂保持不变，则动力F1与阻力F2有关”。要求：

（1）用点A表示钩码作用在杠杆上的位置，用点B表示弹簧测力计作用在杠杆上的位置，请在图中的杠杆上标出A点和B点；

（2）写出主要实验步骤；

（3）画出实验数据记录表格。

参考答案

1．A

【详解】A．面包夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A符合题意；

B．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意；

C．托盘天平的动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故C不符合题意；

D．压蒜器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。

故选A。

2．B

【详解】A．瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；

B．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；

C．托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故C不符合题意；

D．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。

故选B。

3．A

【详解】A．撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；

B．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；

C．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；

D．天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆。

故选A。

【点睛】结合生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。

4．C

【详解】A．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；

B．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；

C．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C符合题意；

D．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。

故选C。

5．B

【详解】A．园艺剪在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。故A不符合题意；

B．用桨划水时，动力臂小于阻力臂，桨属于费力杠杆。故B符合题意；

C．裁纸刀在使用时，动力臂大于阻力臂，裁纸刀属于省力杠杆。故C不符合题意；

D．羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。故D不符合题意。

故选B。

6．ABC

【详解】AB．提起B秤纽，秤砣的力臂可以达到最长，而秤砣的重力、重物的力臂不变，由杠杆平衡条件得，此时可以达到最大称量，当最大称量是10kg时，由杠杆平衡条件得

解得秤砣的质量是0.4kg，故AB正确；

C．距离C点12.5cm，有两个刻度，由杠杆平衡条件得，当用B提钮时，刻度的对应的质量满足

解得。

当用C提钮时，由杠杆平衡条件可知

解得。

即两个刻度分别为1kg和3.1kg，故C正确；

D．提起C秤纽，不挂货物时，使秤杆转动的力是秤砣对杠杆的拉力，故D错误。

故选ABC。

7．（1）40N；（2）

【详解】解：（1）见图

根据杠杆平衡条件，所以

（2）实心木棒的密度

答：（1）实心木棒的重力为40N；

（2）实心木棒的密度为。

8．（1）100N ；（2）F2>F1

【详解】解：（1）如图1所示

O为支点，石块对横杆的压力F压=G石，力臂为L1；F的力臂为L2，依据杠杆的平衡条件得到

F压L1=FL2

可得拉力

（2）所用配重石块重300N时，木桶装满水后，由于横杆仍在水平位置静止，B点受到的拉力仍为100N，B点对细杆的拉力FB1也为100N，此时细杆和装满水的木桶受力如图2所示：

人对细杆的力为

F1=G-FB1=140N-100N=40N

方向竖直向上；所用配重石块重600N时，木桶装满水后，由于横杆仍在水平位置静止，  依据杠杆的平衡条件，B点受到的拉力为200N，B点对细杆的拉力FB2也为200N，此时细杆和装满水的木桶受力如图3所示：

则人对细杆的力为

F2=FB2-G =200N-140N=60N

方向竖直向下，所以

F2>F1

答：（1）B点受到的拉力F的大小是100N；

（2）F2>F1。

9．（1）1m；（2）F2<F1

【详解】解：（1）根据杠杆平衡条件得

解得，小京的重心A到O点的距离

（2）栏杆对手的作用力看作动力，由题可知，与均与他的身体垂直，均作用在点，，即动力臂长度不变；而他的重力也不变，即阻力不变，当身体与地面成的角度变大，即时，阻力臂变短，根据杠杆平衡条件可知，此时动力变小，即F2<F1。

答：（1）小京的重心A到O点的距离为1m；

（2）分析见解析，两力大小关系为F2<F1。

10．见解析

【详解】杆秤的结构可以抽象为杠杆模型，提纽位置为支点，将货物放入秤盘，货物和秤盘对左端的拉力为阻力，秤砣对杠杆的拉力为动力，调整秤砣的位置，改变动力臂，秤杆在水平位置静止，动力改变，可以提出问题：动力臂与阻力是否有关？

11．（1）

（2）见解析；（3）见解析

【详解】（1）在杠杆上找出不重合的A、B两点，作为钩码及弹簧测力计的作用在杠杆上的位置，A点和B点参考下图

（2）①在A点处挂1个钩码，在B点处竖直向上拉弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡，把钩码重力作为阻力F2，把弹簧测力计拉力作为动力F1，记录在表格中；②在A点处挂2个钩码，在B点处竖直向上拉弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡。将钩码重力和弹簧测力计示数记录在表格中。比较弹簧测力计的示数可得出探究结论。

（3）实验需要探究动力臂和阻力臂不变时，动力与阻力的关系，所以表格需要记录动力及阻力的大小，对应的单位为N。实验数据记录表：