《杠杆平衡的多状态计算》杠杆平衡的多状态计算 - 人教版中考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《杠杆平衡的多状态计算》杠杆平衡的多状态计算

1单选题

如图所示,质量不计的光滑木板AB长1.2m,可绕固定点O转动,离O点0.2m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6N.然后在O点的正上方放一质量为0.3kg的小球,若小球以25cm/s的速度由O点沿木板向A端匀速运动,问小球至少运动多长时间细绳的拉力减小到零.(取g=10N/kg,绳的重力不计)

A
2s
B
4s
C
6s
D
8s

题目答案

B

答案解析

分析:

当球在O点上方时,杠杆在绳的拉力和G的作用下平衡,确定绳的力臂,根据杠杆平衡条件求出G的大小;

当绳的拉力为零时,则杠杆在小球和G的作用下恰好保持平衡,根据杠杆的平衡条件求出小球对杠杆力的力臂,由速度公式的变形公式可以求出运动时间.

解答:

解:做出拉力的力臂,如图所示:



由杠杆平衡条件得:F_绳×AOsin30°=G×BO,

即:6N×$\frac {1}{2}$×(1.2m-0.2m)=G×0.2m,解得:G=15N,

球的重力G_球=m_球g=0.3kg×10N/kg=3N,

当绳子拉力为0时,设球离O点距离为L_球,

由杠杆平衡条件得:G_球×L_球=G×BO,

即:3N×L_球=15N×0.2m,

解得:L_球=1m=100cm,

由速度公式:v=$\frac {s}{t}$可知:

球的运动时间:t=$\frac {L_球}{v_球}$=$\frac {100cm}{25cm/s}$=4s.

答:小球运动4s时绳子拉力为零.

点评:

此题考查了对杠杆平衡条件的应用,掌握二力平衡条件,并正确地确定杠杆所受的力及对应的力臂,求出物体G的重力是解决此题的关键所在.

2单选题

如图所示的杠杆处于平衡状态,若使弹簧秤的示数变为原来的$\frac {1}{2}$,杠杆仍然平衡,可以(  )

A
增加两个钩码
B
减少三个钩码
C
把钩码向右移动一个格
D
把钩码向左移动一个格

题目答案

C

答案解析

分析:

根据杠杆平衡条件F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$,若使弹黄秤的示数变为原来的二分之一,力臂不变,钩码的重力与力臂的乘积应变为原来的二分之一,可以把重力变为原来的二分之一也可以把力臂变为原来的二分之一.

解答:

解;根据杠杆平衡条件F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$,钩码的重力与力臂的乘积应变为原来的二分之一,可以采取去掉两个钩码或把钩码向右移动一个小格,所以A,B,D错误,C正确.

故选C.

点评:

本题考查学生对杠杆平衡条件的理解并会有效解决实际问题.

3填空题

“塔吊”是建筑工地上普遍使用的一种起重设备,如图所示是“塔吊”的简化图.OB是竖直支架,ED是水平臂,OE段叫平衡臂,E端装有配重体,OD段叫吊臂,C处装有滑轮,可以在OD之间移动.已知OE=10m,OC=15m,CD=10m,若在C点用此塔吊能起吊重物的最大质量是1.5×10_kg,则配重体的质量应为Kg,当滑轮移到D点时能够安全起吊重物的最大质量是Kg.(不计“水平臂”和滑轮重力)

填空题答案仅供参考

题目答案

2250900

答案解析

分析:

当重物在C处时,根据杠杆平衡条件求出E端配重体的质量.

当重物在D点时,再次根据杠杆平衡条件求出重物的重.

解答:

解:若在C点用此塔吊能起吊重物的最大质量是1.5×10_kg,

因为,F$_1$l$_1$=F$_2$l$_2$,

所以,mg×10m=1.5×10_kg×g×15m,

所以m=2250kg.

当滑轮移到D点时,吊起重物的质量为m',

所以,2250kg×g×10m=m'×g×(15+10)m,

在D点吊起重物质量m'=900kg.

故答案为:2250;900.

点评:

杠杆平衡条件是解决杠杆平衡问题的重要依据,只要是杠杆平衡,想法找到动力、动力臂、阻力、阻力臂,根据杠杆平衡条件求解,是比较简单的问题.

4单选题

如图,用测力计将长杆一端A微微抬离地面,测力计示数是F$_1$;同理,用测力计将长杆的另一端B微微抬离地面,测力计示数是F$_2$.则长杆的重力是(测力计保持竖直向上)(  )

A
(F$_1$+F$_2$)/2
B
F$_1$+F$_2$
C
F$_1$/F$_2$
D
F$_1$×F$_2$

题目答案

B

答案解析

分析:

在杠杆的右端竖直抬起时,B是支点,根据杠杆平衡条件求出拉力和重力的关系;在杠杆的左端竖直抬起时,A是支点,根据杠杆平衡条件求出拉力和重力的关系.

解答:

解:在杠杆的右端竖直抬起时,B是支点,根据杠杆平衡条件得,

F$_1$×AB=G×OB----①

在杠杆的左端竖直抬起时,A是支点,根据杠杆平衡条件得,

F$_2$×AB=G×OA----②

①+②得,

F$_1$+F$_2$=G.



故选B.

点评:

这种方法是测量比较长的物体的重力的一种简单方法.

5单选题

如图所示,质量不计的光滑木板AB长1.2m,可绕固定点O转动,离O点0.4m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9N.求:

(1)重物G的重力

(2)若在O点的正上方放一质量为0.6kg的小球,若小球以15cm/s的速度由O点沿木板向A端匀速运动,问小球至少运动多长时间细绳的拉力减小到零.(取g=10N/kg,绳的重力不计)

A
9N;4s
B
8N;5s
C
7N;6s
D
6N;7s

题目答案

A

答案解析

分析:

本题考查力矩平衡,找出拉力的作用线,作出力臂,第一问即可求解,第二问结合了运动学知识,先找出小球到达哪一点能保证力矩平衡,由运动学公式求出时间.

解答:

解:(1)根据杠杆平衡条件得:F_绳×$\frac {1}{2}$AO=G×BO

即:9N×$\frac {1}{2}$(1.2m-0.4m)=G×0.4m

∴G=9N

(2)球的重力G_球=m_球g=0.6Kg×10N/kg=6N(1分)

当绳子拉力为0时,设球离O点距离为L_球,则根据杠杆平衡条件得:

G_球×L_球=G×BO

即:6N×L_球=9N×0.4m,∴L_球=0.6m=60cm

运动时间t=$\frac {L_球}{V_球}$=$\frac {60cm}{15cm/s}$=4s

答:重物重9N,小球运动4s时绳子拉力为零.

点评:

求力矩平衡的题目找准力臂是关键,应会正确地作出力的作用线进一步长出力臂,本题有同学把拉力的力臂当成AO来求,错在了什么地方?

6单选题

如图所示的杠杆处于平衡状态,若使弹簧秤的示数变为原来的$\frac {1}{2}$,杠杆仍然保持平衡状态,可以采取哪些措施(  )

A
把弹簧秤向左移动一个小格
B
减少三个钩码
C
把钩码向左移动一个小格
D
把钩码向右移动一个小格

题目答案

D

答案解析

分析:

根据杠杆平衡条件F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$,若使弹黄秤的示数变为原来的1/2,力臂不变,钩码的重力与力臂的乘积应变为原来的二分之一,可以把重力变为原来的二分之一也可以把力臂变为原来的二分之一.

解答:

解;根据杠杆平衡条件F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$,钩码的重力与力臂的乘积应变为原来的二分之一,可以采取去掉两个钩码或把钩码向右移动一个小格,所以A,B,C错误,D正确.

故选D.

点评:

本题考查学生对杠杆平衡条件的理解并会有效解决实际问题.

7单选题

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脚踏杆AO$_1$B、桶盖DCO$_2$和轻质硬杆BC组合而成,如图乙所示.桶盖的重力集中作用在桶盖中心D点,脚踏杆和其它连接杆的质量、摩擦不计,脚踏杆AO$_1$=24cm,O$_1$B=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21N,则桶盖的质量是(         )(g=10N/kg)

A
0.2kg
B
0.4kg
C
0.6kg
D
0.8kg

题目答案

B

答案解析

分析:

分析图乙,有两个杠杆AO$_1$B和O$_2$CD,O$_1$和O$_2$,分别为支点,知道各力臂大小,分别利用杠杆平衡条件列出方程,联立方程组求出桶盖的重,再利用重力公式求桶盖的质量.

解答:

解:

设脚对A点的作用力为F,顶杆对B点的作用力为F$_1$,顶杆对桶盖上C点的作用力为F$_2$,根据杠杆平衡条件有:

F×AO$_1$=F$_1$×O$_1$B…①

G×DO$_2$=F$_2$×CO$_2$…②

F$_1$=F$_2$,

$\frac {①}{②}$得:

$\frac {F×AO$_1$}{G×DO$_2$}$=$\frac {O$_1$B}{CO$_2$}$,

即:$\frac {21N×24cm}{G×35cm}$=$\frac {18cm}{5cm}$

解得G=4N;

m=$\frac {G}{g}$=$\frac {4N}{10N/kg}$=0.4kg.

答:桶盖的质量为0.4kg.

点评:

该题考查了学生对物理模型的抽象、分析能力,确定两杠杆的力和力臂的大小是本题的关键.