初中物理中考复习 专题15 杠杆中考问题考法与解法（原卷版）

这是一份初中物理中考复习 专题15 杠杆中考问题考法与解法（原卷版），共13页。试卷主要包含了杠杆的平衡条件，杠杆平衡条件的探究，谷子，才能基本保持挑担水平等内容，欢迎下载使用。
专题15  杠杆问题考法与解法知识点1：杠杆定义在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。杠杆可直可曲，形状任意。有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。说明：杠杆五要素——组成杠杆示意图。   ①支点：杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。②动力：使杠杆转动的力。用字母 F1 表示。③阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母 F2 表示。动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。 动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。知识点2：画力臂方法一找支点、二画线、三连距离、四标签。⑴ 找支点O；⑵ 画力的作用线（虚线）；⑶ 画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；⑷ 标力臂（大括号）。知识点3：判断是省力杠杆还是费力杠杆杠杆的选择要根据实际情况，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆；当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。三种杠杆的判定依据是杠杆的平衡条件，即F1L1＝F2L2，若L1＞L2，则F1＜F2；同理可得出其他结论。三种杠杆的划分与比较见下表。   杠杆名称力臂的比较力的比较 距离的比较 特点省力杠杆动力臂大于阻力臂动力小于阻力动力作用点移动的距离大于阻力点移动的距离能省力但费距离费力杠杆动力臂小于阻力臂动力大于阻力动力作用点移动的距离小于阻力点移动的距离费力但能省距离等臂杠杆动力臂等于阻力臂动力等于阻力动力作用点移动的距离等于阻力点移动的距离虽不省力但能改变用力的方向知识点4：杠杆的平衡条件1.杠杆的平衡条件杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。杠杆的平衡条件（或杠杆原理）动力×动力臂＝阻力×阻力臂，写成公式F1l1=F2l2 2.杠杆平衡条件的探究（1）命题点：1）让支点处于杠杆中央的目的：减小杠杆自重对实验造成的影响。2）杠杆平衡螺母的调节：左高左调、右高右调。3）实验时应调节钩码的悬挂位置使杠杆在水平位置静止，目的是便于测量力臂。4）本实验多次测量的目的是避免实验的偶然性，得出普遍规律。5）用弹簧测力计代替杠杆一侧所挂钩码，当测力计由竖直方向拉变成倾斜拉，要使杠杆仍保持平衡，测力计的示数会变大，是因为拉力的力臂变小。6）实验数据分析。7）实验结论：动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2) （2）解决杠杆平衡条件的探究问题基本要领是：1）知道杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。实验前应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是方便从杠杆上量出力臂。2）实验结论：杠杆的平衡条件是动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，写成公式为F1l1＝F2l2。3）还可以利用动力乘以动力臂是否等于阻力乘以阻力臂来判断杠杆平衡与否。知识点5：杠杆的平衡条件应用1.应用举例见表格：名称结 构特 征特 点应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平，定滑轮2.解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。）注意：解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。【例题1】（2020河南）在如图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是（　　）  瓶盖起子           B. 食品夹               C. 起钉锤            D. 核桃夹 【对点练习】如图所示的四种情景中，所使用的杠杆为省力杠杆的是（　　）A．用餐工具筷子 B．茶道中使用的镊子C．用起子起瓶盖 D．托盘天平【例题2】（2020安徽）停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出 ，如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀，重G=120N，AB=2.8m ，AO=0.3 m。要使横杆AB保持水平平衡，需在A端施加竖直向下的力F=________N。【对点练习】如图所示的两种情况，OB=AB，物重均为G，两轻质杠杆均平衡．比较F、F'的大小，F、F'满足关系式（　　）甲                         乙A．F=F’       B．F=2F’     C．F=F'    D．F=F'【例题3】（2020四川南充）图甲为某自动注水装置的部分结构简图，杠杆AOB始终在水平位置保持平衡，O为杠杆的支点，OA=3OB，竖直细杆a的一端连接在杠杆的A点，另一端与高为0.2m的长方体物块C固定；竖直细杆b的下端通过力传感器固定，上端连接在杠杆的B点(不计杠杆、细杆及连接处的重力和细杆的体积)。圆柱形水箱中有质量为3kg的水，打开水龙头，将水箱中的水缓慢放出，通过力传感器能显示出细杆b对力传感器的压力或拉力的大小；图乙是力传感器示数F的大小随放出水质量m变化的图像。当放出水的质量达到2kg时，物体C刚好全部露出水面，此时装置由传感器控制开关开始注水。(g=10Nkg)求：(1)物块C的重力；(2)物块C受到的最大浮力；(3)从开始放水到物块C上表面刚好与液面相平时，水对水箱底部的压强变化了多少?【对点练习】如图所示，将一个长方体的重物甲挂在杠杆的左端A点，一个人在杠杆支点右侧的B点通过滑环对杠杆施加了竖直向下的力F1，使杠杆在水平位置静止，已知OA：OB=4：1，F1的大小为100N。在重物下端加挂另一重物乙，仍然在B点通过滑环对杠杆施加竖直向下的力，大小为F2。当滑环向右移到C点，此时通过滑环对杠杆施加竖直向下的力为F3，F2和F3均能使杠杆在水平位置平衡。已知F2-F3=80N，且BC：OB=1：2。求：（1）重物甲的重力；（2）重物乙的重力。【例题4】（2020甘肃天水）如图所示，轻质杠杆的A点挂一重物G，绳受的拉力为F2，O为杠杆的支点。请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小的力F1的示意图，并作出F2的力臂l2。【对点练习】如图所示，画出使杠杆AB在如图位置静止时所用最小力F的作用点和方向．　　【例题5】（2019随州）小明同学在“研究杠杆平衡条件”实验中：（1）实验时应先调节杠杆在      位置平衡，若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向    （选填“左”或“右”）调。（2）杠杆平衡后，小明在图乙所示的A位置挂上3个钩码，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应在B位置挂上      个钩码。（3）下表是该组某同学在实验中记录杠杆平衡的部分数据：实验次数F1（N）l1  (cm)F2  ( N)l2( cm)    125△10    231021532303☆     上表中空格处所缺的数据是：△＝      ，☆＝      ；（4）分析上表中的实验数据可以得出的结论是      。【对点练习】在探究杠杆平衡条件的实验中：  (1)小明把杠杆支在支架上，若杠杆左端下沉，调节左端的平衡螺母向____端移动，使杠杆在水平位置平衡．(2)如图甲所示，在杠杆右侧B处挂两个相同的钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆左侧A处挂____个相同的钩码．(3)如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，杠杆仍然在水平位置平衡，弹簧测力计的示数_________(填“变大”“不变”或“变小”)，原因是__              __．(4)探究过程中，如图丙在杠杆左端某一固定位置挂一个重力G＝2.5 N的物体，在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F，保证杠杆处于平衡状态．根据多次测量的F、L数据，画出F和的图线如图丁，由图丁可得出杠杆平衡的条件是F与L成__   __，根据杠杆平衡条件，可求出重力G的力臂是____m.一、选择题1．（2020黑龙江龙东农垦森工）如图是杠杆原理在生活中的应用，能省距离的是（　　）      A．用羊角锤起钉子 B．用撬棒撬石头  C．用启子起瓶盖  D．用钓鱼竿钓鱼2．（2020湖南衡阳）如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置，若每个钩码的质量为50g，为了让杠杆在水平位置平衡，下列判断正确的是（　　）A．在A点挂4个钩码能使杠杆平衡 B．在B点用弹簧测力计竖直向下拉，当示数为0.5N时，能使杠杆平衡 C．用弹簧测力计在B点拉，无论如何改变用力方向都要省力 D．用弹簧测力计在A点拉，无论如何改变用力方向都要费力3．（2020苏州）如图所示的工具中，在使用时属于省力杠杆的是（　　）A．镊子                 B．开瓶器          C．船桨        D．钓鱼竿4.（2020黑河模拟）如图所示，刻度均匀的杠杆处于水平平衡状态，每个钩码质量均相等．若将两边的钩码分别向靠近支点的方向移动相同的距离后，杠杆将(     )A.仍然平衡    B.右端下沉      C.左端下沉    D.无法判断5.（2020黄石模拟）现给出结论：一个杠杆受到多个力的作用时，杠杆支点左侧力与力臂乘积之和等于杠杆支点右侧力与力臂乘积之和。如图所示，一根木棒AB在O点被悬挂起来，AO=OC，在A、C两点分别挂有两个和三个相同的钩码，木棒处于水平平衡．如在木棒的A、C两点各增加一个同样的钩码，则木棒（　　）A．绕O点顺时针方向转动    B．绕O点逆时针方向转动C．仍保持平衡             D．平衡被破坏，转动方向不定6．（2020岳阳模拟）如图所示的杠杆中，要提起重物最省力必须（    ）                A.沿F1方向施力      B.沿F2方向施力 C.沿F3方向施力      D.都一样二、填空题7.（2020湖南常德）农忙时节小明帮爷爷挑谷子，初次干农活的他在左筐中装了20kg，右筐中装了25kg， 如果扁担的长度为1. 8m，则他在距扁担左端_____m处将谷子挑起来才能使挑担水平（扁担和筐的重力均不考虑）；为了方便行走，小明将两筐谷子同时向内移动了0. lm，则需要______筐（选填“左”或“右”）增加约_____kg （保留1位小数）谷子，才能基本保持挑担水平。8.（2020绵阳模拟）如图，AB是能绕B点转动的轻质杠杆，在中点C处用绳子悬挂重为100 N的物体(不计绳重)在A端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡，则拉力F＝____N。若保持拉力方向始终垂直于杠杆，将A端缓慢向上提升一小段距离，在提升的过程中，拉力F将___(填“增大”“减小”或“不变”)．9．（2020深圳模拟）如图所示，一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上，OA＝20cm，G1是边长为5cm的正方体，G2重为20N．当OB＝10cm时，绳子的拉力为____N，此时G1对地面的压强为2×104 Pa.现用一水平拉力使G2以5 cm/s的速度向右匀速直线运动，经过____s后，可使G1对地面的压力恰好为零．10．（2020昆明模拟）如图所示是人抬起独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个　　　杠杆（选填“省力”或“费力”）；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N，抬起车把的力F为　　N．           11.（2020青岛模拟）如图,AB为轻质杠杆，O为悬点，放在水平面上的物体M用细线悬挂在杠杆A端．已知OA：OB=1：2，M的密度为3×103kg/m3，体积为8×10﹣3m3．物体的重力为____N.当B端悬挂一个质量为10kg重物时，杠杆水平平衡，则物体M对水平面的压力为　　　N（g取10N/kg）．三、作图题12.（2020呼和浩特模拟）如图所示，轻质杠杆OA能绕O点转动，请在杠杆中的A端画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图(要求保留作图痕迹)．　　13．（2020武汉模拟）如图所示，杠杆的N端挂一重物，在M点施加一个最小的动力使杠杆平衡．试画出这个最小的动力F1、动力臂L1和杠杆受到的阻力F2.                               四、实验探究题14.（2020海南模拟）探究杠杆的平衡条件． (1)杠杆两端的螺母作用是__             __．(2)小明用如图甲所示装置，进行实验并收集了下表中的数据，分析数据可知，杠杆的平衡条件是____． 实验次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m10.50.21.00.121.00.151.50.133.00.12.00.15      (3)小明又用图乙装置进行实验，请在图中画出拉F的力臂，弹簧测力计的读数应是__  (一个钩码重0.5 N)(4)如图丙所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡．她用刻度尺测出l1和l2，则2l1__ __(填“＞”“＜”或“＝”)3l2.【拓展】探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算，她用刻度尺测出L1和L2(如图丁所示)，则游码的质量为_    _g.＞五、综合计算题15.（2020湖北武汉）一种新型井盖排水系统如图甲所示，系统结构简化示意图如图乙所示，排水系统由井盖、两个相同杠杆(AOB是其中之一)、容器等组成，AB长度是300mm，AO长度是120mm，井盖的上表面和侧面都有排水孔，下暴雨时，雨水从排水孔经排水管导流到容器中，再从容器底部的排水孔流入下水道，由于容器的排水速度较小，当容器中的雨水上升到一定高度时，容器下降，拉动杠杆，将井盖项起，加速路面排水。当容器中的雨水下降到一定高度时，井盖自动下降盖住井口，不影响车辆、行人的通行。该井盖的质量是28.8kg，不考虑杠杆的质量，不考虑各连接处的摩擦。(1)球墨铸铁强度高、韧性好，密度是7.2×103kg/m3，若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，则制作一个这样的井盖需要多少立方米的球墨铸铁?(2)下暴雨时，杠杆会将井盖顶起50mm，如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做了多少焦耳的功?(3)某次调试中，为了节约用水，调试人员将容器底部的排水孔全部堵住，测出容器的质量是4.2kg，再将容器和杠杆组装在一起，直接向容器内匀速注水，注水120秒时井盖刚好被项起，假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等，求每分钟向容器内注水的体积是多少升?16.（2020沈阳模拟）如图所示，轻质杠杆OP长1m，能绕O点转动，P端用细绳悬于N点。现有一质量为1kg的物体A通过滑环挂在M点（滑环和绳子的质量可忽略），OM的长度为0.1m，由于杆OP与水平方向成30°角倾斜，滑环刚好能由M向P端匀速滑动，滑动速度为0.02m/s，细绳能承受的最大拉力为9N。（g取10N/kg）求：（1）滑环从M点开始滑动，经过多长时间后细绳会断裂；（2）从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时，A所受重力做的功；（3）上述过程中，A所受重力做功的功率。 17.（2020北京模拟）如图所示，A为直立固定的水管，底部活塞B与水管接触良好且无摩擦，其中装入适量的水，水不会流出，活塞与水管壁间没有摩擦。活塞通过竖直硬杆与轻质杠杆OCD的C点相连，O为杠杆的固定转轴。一个滑轮组，其自由端与杠杆的D点相连。滑轮组下面挂着一个重为G的物体E。当水对活塞的压强为4×103Pa时，杠杆在水平位置平衡。已知OC:CD=1:2,活塞B的横截面积为30cm2,活塞与硬杆总重为3N。动滑轮自重为2N。不计绳重和摩擦。求：（1）容器中水受到的重力；（2）物体E的质量。（g=10N/kg）18.（2020济南模拟）如图所示，将边长为10 cm的正方体合金块，用细绳挂在轻质杠杆的A点处，在B点施加力F1＝30 N时，杠杆在水平位置平衡，合金块对水平地面的压强恰好为0.撤去F1，在B点施加力F2时，合金块对地面的压强为1.2×103 Pa.(OB＝3OA，g取10 N/kg)。请解决下列问题：(1)画出F2的力臂．(2)求合金块的质量．(3)求F2的大小．19．（2020河北模拟）如图甲所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理是由两个杠杆组合而成，图乙所示是两个杠杆组合的示意图。桶盖的质量为500g，脚踏杆和其它连接杆的质量不计，脚踏杆AO1=24cm，O1B=18cm，桶盖和连接杆的尺寸如图乙所示。把桶盖顶起，脚对踏板A处的压力至少为多大？(g=10N/kg)20.（2020苏州模拟）如图所示,质量不计的光滑木板AB长1.6m,可绕固定点O转动,离O点0.4 m 远的B 端挂一重物G,板的A端用一根与水平地面成30°夹角的细绳拉住,木板在水平位置平衡时绳的拉力是8 N；然后在O点上方放一质量为0.5 kg的小球,若小球以速度20 cm／s由O点沿木板向A端匀速运动,小球运动几秒钟时间,细绳的拉力才减小到零?