1、第十二章 简单机械第 1节 杠杆一、知能演练提升1.如图所示,杠杆处于平衡状态,则 F 的力臂是( )A.OA B.OC C.OD D.FD2.如图所示,轻质杠杆 AB 可以绕 O 点转动,在 A 点用细线悬挂一重物,在 B 点施加一竖直向下的动力,使杠杆在水平位置保持平衡。若将动力的方向改为沿虚线方向,仍使杠杆在水平位置保持平衡,则( )A.动力臂增大,动力增大B.动力臂增大,动力减小C.动力臂减小,动力减小D.动力臂减小,动力增大3.如图所示,爸爸和亮亮一起在儿童乐园玩跷跷板,当亮亮移动到某一个位置时,竟然将爸爸跷起来了,则下列说法正确的是( )A.亮亮和爸爸对跷跷板的作用力相等B.亮亮对
2、跷跷板施加的作用力大些C.亮亮到跷跷板支点的距离短D.亮亮对跷跷板的作用力与力臂的乘积大一些4.如图所示,在调节平衡后的杠杆两侧,分别挂上相同规格的钩码,杠杆处于平衡状态。如果两侧各去掉一个钩码,则( )A.左端下降 B.右端下降C.仍然平衡 D.无法判断5.如图所示的生活用具中,使用时属于省力杠杆的是 ( )6.如图所示,OB 为一轻质杠杆 ,O 为支点,OA=0.3 m, OB=0.4 m,将重 30 N 的物体悬挂在 B 点,当杠杆在水平位置平衡时,在 A 点至少需加 N 的拉力,这是一个 (选填“省力”或“费力”) 杠杆。 7.如图所示,轻质杠杆 OA 中点悬挂重为 60 N 的物体,
3、在 A 端施加一竖直向上的力 F,杠杆在水平位置平衡,则力 F 的大小是 ,保持 F 的方向不变,将杠杆从 A 位置匀速提升到 B位置的过程中,力 F 将 (选填“变大”“变小”或“不变”) 。 8.利用杠杆投掷石球,如图所示,作用在 A 点的力沿 (选填“a”“ b”或“c”) 时最小。已知石球重 100 N,OA OB=1 4,则作用在 A 点力的最小值为 。(不计杠杆自重及摩擦)9.在图中,画出杠杆 AB 在图示位置静止时作用在 A 端点的最小力 F 的方向及其力臂 l。10.在探究杠杆平衡条件的实验中:(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”
4、)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量 。 (2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在 A 点挂 4 个钩码,要使杠杆在水平位置平衡 ,应在 B 点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后 ,将 A、B 两点下方所挂的钩码同时朝远离支点 O 方向移动一小格,则杠杆 (选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡。 (3)如图丙所示,若不在 B 点挂钩码,改用弹簧测力计在 B 点向下拉杠杆 ,使杠杆仍在水平位置,当测力计从 a 位置转到 b 位置时,其示数大小将 。 (4)如图丁所示,已知每个钩码重 0.5 N,杠杆上每个小格长度为 2 cm,当弹簧测力计在 C 点斜向上拉(与水平方向成 30角 )杠杆,
5、使杠杆在水平位置平衡时 ,拉力 F 的力臂大小为 cm,弹簧测力计示数大小为 N。 11.从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰(如图甲) 或人下蹲弯曲膝盖 (如图乙)把它搬起来,哪种方法好呢?下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化为杠杆,如图丙所示,脊柱可绕骶骨(轴) O 转动 ,腰背部复杂肌肉的等效拉力 F1 作用在 A 点,其实际作用方向与脊柱夹角为12且保持不变,搬箱子拉力 F2 作用在肩关节 B 点,在 B 点挂一重物代替箱子。用测力计沿F1 方向拉,使模型静止,可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着,改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角 ,多次实验得出结论。(1)在丙图中画
6、出 F2 力臂 l2。(2)当峤窃龃笫,l 2 (选填“变大”“不变”或“ 变小”),F 1 (选填“变大”“ 不变”或“变小”)。 (3)如果考虑到人上半身的重力,那么腰背部肌肉的实际拉力将比丙图中 F1 要 (选填“大”或“小”)。 (4)对比甲、乙两种姿势所对应丙图中的两种状态,由以下分析可得 , (选填“甲”或“乙”)图中的姿势比较省力。 12.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F2 时,合金块对地面的压强为 1.2103 P
7、a。( lOB=3lOA,g 取 10 N/kg)(1)画出 F2 的力臂。(2)求合金块的质量。(3)求 F2 的大小。#第十二章 简单机械第 1 节 杠杆一、知能演练提升1.B 解析 从题图中可以看出支点 O 到 F 作用线的垂线段为 OC,故选 B。2.D 解析 若将动力的方向改为沿虚线方向 ,则动力臂减小,要使杠杆在水平位置保持平衡,则需增大动力。3.D 解析 此题考查杠杆的平衡条件 ,当 F1l1=F2l2 时杠杆平衡 ,杠杆向一方倾斜不是由力的大小决定,而是由力与力臂的乘积的大小决定,哪一方的乘积大,就向哪一方倾斜,故 D 对。4.A 解析 本题考查了杠杆的平衡条件。设每个钩码的重
8、力为 G,杠杆上每一刻度为 L,根据杠杆的平衡条件可知 3G2L=2G3L,两侧各去掉一个钩码,则杠杆的左端为 2G2L,右端为 G3L,则 2G2LG3L,故左端下降。5.A 解析 A 选项中钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂 ,是省力杠杆;B 选项中食品夹子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;C 选项中钓鱼竿在使用过程中 ,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;D 选项中筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。6.解析 由题图可知,当杠杆在水平位置平衡时,物体对杠杆的阻力为 F2=30 N,拉力为动力 F1,动力臂为 l1=OA=0.3 m,阻力臂为 l2=OB=0.4 m,由杠
9、杆平衡条件可知 ,F1=40 N,由于 l1l2,所以这是一个费力杠杆。答案 40 费力7.解析 本题考查杠杆的知识。杠杆在水平位置平衡时,动力臂是阻力臂的两倍,则动力是阻力的一半,故力 F 的大小是 30 N;如图所示,D 是 OA 的中点 ,ABCD,则 C 是 OB 的中点,即 OB=2OC,故 F= G=30 N,所以将杠杆从 A 位置匀速提升到 B 位置的过程中,力 F 的大小不变。答案 30 N 不变8.解析 根据杠杆的平衡条件 F1l1=F2l2 可知,在物体重力和力臂保持一定的情况下,作用力的力臂越大,作用力越小,则沿 b 方向的力最小;因为 OA OB=1 4,则 Fb=4G
10、=400 N。答案 b 400 N9.解析 根据杠杆平衡的条件,若要使力 F 最小,则需要其力臂最长,当力 F 垂直于 AOB的时候力臂最长,此时 F 最小。答案 如图所示10.答案 (1)右 力臂的大小 (2)6 不能(3)变大 (4)4 311.答案 (1)如图所示(2)变小 变小 (3)大 (4)乙12.解析 (1)如图所示,延长力 F2 的作用线,然后过支点 O 向力的作用线引垂线段 OC,即为其力臂 l2。(2)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。对合金块进行受力分析可知,此时合金块受到竖直向下的重力和细绳对它竖直向上的拉力,并且
11、这两个力是一对平衡力,根据杠杆平衡条件得 GlOA=F1lOB,即 GlOA=30 N3lOA,解得G=90 N,合金块的质量 m= =9 kg。(3)从(1)图中可以看出,OBC 为直角三角形,而直角三角形 30角对应的直角边等于斜边的一半,故拉力 F2 的力臂为 l2= lOB,撤去 F1,在 B 点施加 F2 时,合金块对地面的压强为 1.2103 Pa,对合金块进行受力分析 (如图所示)可知,此时合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力,F N=F=pS=1.2103 Pa0.1 m0.1 m=12 NFA+FN=GFA=G-FN=90 N-12 N=78 N根据杠杆平衡条件得 F2l2=FAlOA,即 F2 lOB=78 N lOB解得 F2=52 N。答案 (1)见解析图 (2)9 kg (3)52 N
