1、课时101 科学探究杠杆的平衡条件学年下学期八年级物理课时同步检测沪科版解析版第十章 机械与人第1节 科学探究：杠杆的平衡条件一填空题（共6小题）1现要使用撬棒将石块1撬起。如图所示，若在撬棒的D点沿DM方向用力撬起石块l，撬棒的支点是 点：若在D点沿DN方向用力撬起石块l，撬棒的支点是 点。【解析】由图可知，若在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1，撬棒绕A点转动，所以支点是A点；若在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1，撬棒绕C点转动，所以支点是C点。故答案为：A；C。2如图所示，用以O点为支点的杠杆OA提升重物，F是作用在杠杆A端的力。图中线段AD与力F的作用线在一条直线上，且ODAD、BCAD
2、线段 表示力F的力臂。（选填“BC”、“OD”或“AD”）【解析】由题知，O点为支点，线段AD与力F的作用线在一条直线上，且ODAD，则OD是从支点O到力F作用线的距离，所以，线段OD表示力F的力臂。故答案为：OD。3（2019黑龙江）如图所示，在刻度均匀的轻质杠杆的A点悬挂一个重为4N的物体，在B点施加一个竖直向下的作用力F，使杠杆在水平位置保持平衡，则F N；若保持物体悬挂的位置不变，改变力F的方向（如图虚线所示），杠杆仍在水平位置保持平衡，则力F将 （填“不变”、“变大”或“变小”）。【解析】（1）设杠杆每个格的长度为L，A点悬挂一个重为4N的物体，根据杠杆的平衡条件：FALAFBLB4
3、N3LFB4L解得FB3N，（2）保持物体悬挂的位置不变，改变力F的方向（如图虚线所示），动力臂将减小，若杠杆仍在水平位置保持平衡，则力F将变大。故答案为：3；变大。4（2019百色）如图所示，用方向始终垂直于杠杆的动力F将重物从A位置缓慢提升到B位置，在提升重物的过程中，动力F的大小变化情况是 ；该杠杆属于 （选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。【解析】将重物从A位置缓慢提升到B位置，如图所示，动力F方向始终垂直于杠杆，所以动力臂长度为杠杆的长且大小不变；当杠杆在水平位置时，阻力的力臂最大、且阻力大小不变（等于物重），根据杠杆平衡条件F1L1F2L2可知，此时动力最大，所以杠杆转动的过程
4、中动力先变大、后变小。由图知，杠杆的动力臂始终大于阻力臂，所以该杠杆属于省力杠杆。故答案为：先变大后变小；省力。5（2019安徽）如图所示，一轻杆AB悬于O点，其左端挂一重物，右端施加一个与水平方向成30的力F，此时轻杆水平平衡。若重物质量m3kg，BO3AO，g取10N/kg。则力F的大小为 N。【解析】反向延长力F的作用线，过支点O作力F作用线的垂线即为F的力臂L1，因为右端施加一个与水平方向成30的力F，则由几何知识可知L1OB，已知BO3AO，重物质量m3kg，则物体重力Gmg3kg10N/kg30N，由杠杆平衡条件得：GL2FL1，即GOAFOB，代入数据可得，30NOAF3OA，解
5、得F20N。故答案为：20。6（2019成都）如图，是三种类型剪刀的示意图，请你为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择 （选填”A”、“B”或“C”）剪刀，这样选择的目的是为了省 。【解析】由图片可知，C剪刀的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可用来剪铁皮，目的是为了省力。故答案为：C；力。二选择题（共9小题）7（2019哈尔滨）质地均匀杠杆，每个钩码重0.5N，下列操作中可以使杠杆在水平位置平衡的是（杠杆上有等间隔的刻度）（）A B C D【解析】AC、由图知动力和阻力使得杠杆转动的方向相同，故AC错误；B、左边悬挂2个钩码时，若一个钩码重0.5N，杠杆上一格长L，弹簧秤的示数为1.5N，0.
6、5N24L1.5N5L，故杠杆不平衡，故C错误；D、由边悬挂2个钩码时，若一个钩码重0.5N，杠杆上一格长L，弹簧秤的示数为2N，0.5N26L2N3L，故杠杆平衡，故D正确。故选：D。8如图所示的生活用具，在使用中属于省力杠杆的是（）A筷子 B钓鱼竿 C扳手 D食品夹【解析】A、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；B、钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；C、扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；D、食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。故选：C。9（2019鞍山）如图所示，下列工具使用时都相当于杠杆，其中能省距离的是（）A钳子 B水龙头
7、的手柄 C拉杆箱 D液压汽车起重机【解析】A、钳子在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离；B、水龙头的手柄在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离；C、拉杆箱在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离；D、液压汽车起重机的起重杆在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但省距离。故选：D。10（2019连云港）如图所示，O为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为G的物体，杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡，下列关系中正确的是（）AF1F2 BF1F2 CF2G DF1G【解析】AB、设动力臂为L2，杠杆长为L（即阻力
8、臂为L）；由图可知，F2与杠杆垂直，因此其力臂为最长的动力臂，由杠杆平衡条件可知F2为最小的动力，则F1F2，故A错误，B正确；CD、用力F2使杠杆在水平位置保持平衡时，由杠杆平衡条件可得：F2L2GL，由图知L2L，所以F2G；故C错误；因为F1F2，F2G，所以F1F2G，故D错误。故选：B。11（2019青岛）如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力F210N，阻力臂l220cm，测力计示数F125N，则动力臂l1为（）A15cm B8cm C50cm D80cm【解析】根据杠杆的平衡条件F1L1F2L2得动力臂：L10.08m8cm，故B正确。故选：B。12（20
9、19广西）如图所示，杠杆在拉力F的作用下水平平衡。现将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F的变化情况是（）A一直变大 B一直变小 C一直不变 D先变大后变小【解析】将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，钩码的重力不变，其力臂不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，拉力F的力臂逐渐变小，由杠杆的平衡条件F1L1F2L2可知，拉力F逐渐变大。故选：A。13（2019泸州）如图所示，在“探究杠杆平衡条件”的实验中，轻质杠杆上每个小格长度均为2cm，在B点竖直悬挂4个重均为0.5N的钩码，当在A点用与水平方向成3
10、0角的动力F拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断，下列说法中正确的是（）A杠杆的动力臂为8cm B该杠杆为费力杠杆 C该杠杆的阻力大小为0.5N D动力F的大小为1.5N【解析】A、当动力在A点斜向下拉（与水平方向成30角）动力臂是：OA42cm4cm，故A错误；B、阻力臂OB，32cm6cmOA，即阻力臂大于动力臂，该杠杆为费力杠杆，故B正确；C、该杠杆的阻力大小为：G40.5N2N，故C错误；D、根据杠杆的平衡条件，F1l1F2l2，GOBFOA代入数据，2N6cmF4cm，解得，F3N，故D错误。故选：B。14（2019南充）如图，用一个始终水平向右的力F，把杠杆OA从图示
11、位置缓慢拉至水平的过程中，力F的大小将（）A变大 B不变 C变小 D不能确定【解析】如图，用一个始终水平向右的力F，把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中，阻力的大小不变（等于物重G），阻力臂变大，动力臂不断变小，根据杠杆平衡条件F1L1F2L2可知，动力将变大。故选：A。15今年国庆70周年期间，小明爸爸开了一瓶啤酒表示庆贺，瓶盖的起子可以看作是一个杠杆，小明用所学知识画了四幅杠杆示意图，正确的是（）A B C D【解析】A、要把瓶盖打开，要克服瓶盖和瓶口之间的摩擦力，瓶盖给起子的阻力是向下的，故A错；B、瓶盖给起子的阻力是向下的。动力和阻力都使绕支点O顺时针转动，故B错；C、瓶盖给起子的
12、阻力是向下的。动力是起子绕支点O逆时针转动，阻力绕支点O顺时针转动，故C正确；D、如图，动力和阻力都使起子绕支点O逆时针转动，故D错。故选：C。三作图题（共2小题）16（2019抚顺）如图甲所示是一个钥匙形“瓶起子”，图乙为其简化的示意图，图中O为支点，F2是A点受到的阻力。请在图乙中画出：（1）阻力臂l2。（2）作用在B点的最小动力F1及其力臂l1。【解析】（1）从支点O作动力F2作用线的垂线，支点到垂足的距离为动力臂l2；（2）由杠杆平衡条件F1 L1F2 L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OB作为动力臂l1最长；动力的方向应该向上，过点B垂直
13、于OB向上作出最小动力F1的示意图，如图所示：17（2019大连）如图所示，用杠杆将物体A吊起，O是支点，请画出拉力F1的力臂L1和物体A所受重力的示意图。【解析】O点是杠杆的支点，从支点向拉力F1作用线做垂线，可得动力臂L1；重物的重心在物体的几何重心，重力的方向是竖直向下的，从重心沿竖直向下的方向，画一条带箭头的线段，标上重力符号G，如图所示：四实验探究题（共2小题）18（2019阜新）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）如图甲，把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点，其目的是消除 对实验的影响。为了方便直接测出力臂，实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，当在A处挂上钩码后杠杆转动，说明力能改变
14、物体的 。（2）图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡，若在A处下方再挂一个相同的钩码，为使杠杆保持水平平衡，需将挂在B处的钩码向右移动 格。当杠杆平衡、钩码静止时，挂在A处的钩码所受重力和钩码所受拉力是一对 力。（3）如图丙，小明取下B处钩码，改用弹簧测力计钩在C处，使杠杆再次在水平位置平衡，弹簧测计示数 （选填“大于”、“小于”或“等于”）1N，如果竖直向上拉动弹簧测力计，它是 杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）（每个钩码重0.5N）。（4）小明经过多次实验，分析实验数据后得出了杠杆平衡条件 。【解析】（1）把质量分布均匀的杠杆中点置于支架上，杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响
15、；为了方便直接测出力臂，实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，当在A处挂上钩码后杠杆转动，说明力能改变物体的运动状态；（2）设一个钩码重为G，一格的长度为L；根据杠杆的平衡条件可得：4G2L2GnL，解得：n4，故应该将B处所挂钩码须向右移动431格；静止的钩码处于平衡状态，受到的重力和测力计对钩码的拉力是一对平衡力。（3）如图丙，小明取下B处钩码，改用弹簧测力计钩在C处，使杠杆再次在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件，弹簧测计示数：F2G20.5N1N，由于弹簧测力计拉力F的力臂小于4L，故F大于1N；如果竖直向上拉动弹簧测力计，弹簧测力计力的力臂大于钩码的力臂，故它是省力杠杆；（4）杠杆的平衡条
16、件为F1l1F2l2（或 动力动力臂阻力阻力臂）。故答案为：（1）杠杆自重；运动状态；（2）1；平衡；（3）大于；省力；（4）F1l1F2l2（或 动力动力臂阻力阻力臂）。19（2019包头）如图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。（水1.0103kg/m3）（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调节，这样做的目的是 ，并消除杠杆自重对实验的影响。（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶A中，此时小桶A中水的体积 石块的体积。（3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相
17、同小桶B中，将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶A、B的悬挂点距支点O分别为13cm和5cm，若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为 kg/m3；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述测量值 。【答案】（1）平衡；右；便于从杠杆上测量力臂；（2）等于；（3）2.6103；偏大【解析】（1）杠杆静止在如图甲所示位置，杠杆处于静止状态，所以此时杠杆处于平衡状态；调节杠杆在水平位置平衡，目的是便于从杠杆上测量力臂，同时是为了让杠杆的重心在支点上，可避免杠杆自重的影响；杠杆的右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动；（
18、2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶A中，此时小桶A中水的体积等于石块的体积；（3）将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶A、B的悬挂点距支点O分别为13cm和5cm，若不考虑小桶重力，根据杠杆平衡条件可知，G石L1G水L2，即m石gL1m水gL2，石V石gL1水V水gL2，石V石L1水V水L2，因为倒出的水的体积就是石块的体积，即V石V水，则石块的密度石水1103kg/m32.6103kg/m3；若考虑小桶重力，质量偏大。由可知，石块的实际密度将比上述测量值偏大。五计
19、算题（共2小题）20如图所示，在轻质杠杆OA中点B悬挂一个重120N的物体，在A端施加一个竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，求拉力F的大小。【解析】由图可知，LOA2LOB；由杠杆平衡条件可得：FLOAGLOB，则FG120N60N。答：拉力F的大小为60N。21如图所示，轻质杠杆可绕O点转动，杠杆左端A处挂了一小球，右端B处施加个F3N的拉力，此时小球浸没在水中，杠杆在水平位置平衡，OA60cm，OB40cm，小球的密度为3103kg/m3，g取10N/kg。求：（1）绳子对杠杆A端的拉力；（2）小球的体积。【解析】（1）由杠杆的平衡条件可得：FAOAFOB，则绳子对杠杆A端的拉力：FAF3N2N；（2）因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等，所以，物块在水中所受到的浮力：F浮gV排；小球的重力：GmggV球；小球受到向下的重力、向上的浮力和拉力，受力平衡，则有：FAGF浮球gV球gV排，即：2NV球10N/kg（3103kg/m31.0103kg/m3）10N/kg，解得：V球1104m3。答：（1）绳子对杠杆A端的拉力为2N；（2）小球的体积是1104m3。
