8. 如图所示,轻质杠杆$OA$可绕$O$点转动,$OA=0.3\mathrm{m}$,$OB=0.2\mathrm{m}$,$B$点处挂一个质量为$1.2\mathrm{kg}$的物体,$A$处加一个竖直向上的力$F$,杠杆在水平位置平衡,则物体的重力大小为

12
$\mathrm{N}$,力$F$的大小为8
$\mathrm{N}$. 如果将上述物体挂在$A$处,在$B$处竖直向上用力,则需用18
$\mathrm{N}$的力才能使杠杆平衡. ($g$取$10\mathrm{N/kg}$)答案
8.12 8 18
解析
【分析】
这是一道杠杆相关的基础计算类题目,解题思路可以分三步推进:第一步先利用重力计算公式G=mg直接算出物体的重力;第二步明确第一次杠杆平衡时的支点、动力、阻力以及对应的力臂,代入杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂求解力F的大小;第三步调整物体悬挂位置和施力点后,重新确认新场景下的动力臂和阻力臂,再次代入杠杆平衡公式计算所需的力,只要不混淆两次计算中力臂的对应关系,就能顺利得到结果。
【解析】
1. 计算物体的重力:
已知物体质量m=1.2kg,g取10N/kg,根据重力计算公式:
$G = mg = 1.2\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg} = 12\mathrm{N}$
2. 第一次杠杆平衡求力F:
支点为O点,动力F的动力臂为OA=0.3m,阻力为物体的重力G,阻力臂为OB=0.2m,根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$可得:
$F × OA = G × OB$
代入对应数值:
$F × 0.3\mathrm{m} = 12\mathrm{N} × 0.2\mathrm{m}$
解得:
$F = \frac{12\mathrm{N} × 0.2\mathrm{m}}{0.3\mathrm{m}} = 8\mathrm{N}$
3. 物体挂在A处、B点施力时求所需力的大小:
此时阻力为G,阻力臂为OA=0.3m,动力作用在B点竖直向上,动力臂为OB=0.2m,再次代入杠杆平衡条件:
$F' × OB = G × OA$
代入对应数值:
$F' × 0.2\mathrm{m} = 12\mathrm{N} × 0.3\mathrm{m}$
解得:
$F' = \frac{12\mathrm{N} × 0.3\mathrm{m}}{0.2\mathrm{m}} = 18\mathrm{N}$
【答案】
12;8;18
【知识点】
重力计算;杠杆平衡条件
【点评】
本题属于杠杆应用的基础题型,整体难度不高,先后结合重力公式、两次杠杆平衡条件代入对应数值即可完成计算,解题时要注意区分不同场景下动力臂、阻力臂的对应关系,避免将两个力臂数值搞反导致计算错误。
【难度系数】
0.8
这是一道杠杆相关的基础计算类题目,解题思路可以分三步推进:第一步先利用重力计算公式G=mg直接算出物体的重力;第二步明确第一次杠杆平衡时的支点、动力、阻力以及对应的力臂,代入杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂求解力F的大小;第三步调整物体悬挂位置和施力点后,重新确认新场景下的动力臂和阻力臂,再次代入杠杆平衡公式计算所需的力,只要不混淆两次计算中力臂的对应关系,就能顺利得到结果。
【解析】
1. 计算物体的重力:
已知物体质量m=1.2kg,g取10N/kg,根据重力计算公式:
$G = mg = 1.2\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg} = 12\mathrm{N}$
2. 第一次杠杆平衡求力F:
支点为O点,动力F的动力臂为OA=0.3m,阻力为物体的重力G,阻力臂为OB=0.2m,根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$可得:
$F × OA = G × OB$
代入对应数值:
$F × 0.3\mathrm{m} = 12\mathrm{N} × 0.2\mathrm{m}$
解得:
$F = \frac{12\mathrm{N} × 0.2\mathrm{m}}{0.3\mathrm{m}} = 8\mathrm{N}$
3. 物体挂在A处、B点施力时求所需力的大小:
此时阻力为G,阻力臂为OA=0.3m,动力作用在B点竖直向上,动力臂为OB=0.2m,再次代入杠杆平衡条件:
$F' × OB = G × OA$
代入对应数值:
$F' × 0.2\mathrm{m} = 12\mathrm{N} × 0.3\mathrm{m}$
解得:
$F' = \frac{12\mathrm{N} × 0.3\mathrm{m}}{0.2\mathrm{m}} = 18\mathrm{N}$
【答案】
12;8;18
【知识点】
重力计算;杠杆平衡条件
【点评】
本题属于杠杆应用的基础题型,整体难度不高,先后结合重力公式、两次杠杆平衡条件代入对应数值即可完成计算,解题时要注意区分不同场景下动力臂、阻力臂的对应关系,避免将两个力臂数值搞反导致计算错误。
【难度系数】
0.8
9. 如图所示,轻质杠杆$(AO=OB=BC)$上挂着 150N 的重物,为使杠杆在水平位置平衡,可采取的方法有:
(1)在A点沿竖直向
(2)在
(3)在C点沿竖直向上方向施加

(1)在A点沿竖直向
下
方向施加 150N 的力.(2)在
B
点沿竖直向上方向施加 150N 的力.(3)在C点沿竖直向上方向施加
75
N 的力.答案
9.(1)下 (2)B (3)75
解析
【分析】
我们首先确定杠杆的支点为O,已知AO=OB=BC,重物G=150N悬挂在B点,核心解题依据是杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂($F_1L_1=F_2L_2$)。首先分析第一问:重物在支点O的右侧,向下的拉力会让杠杆产生顺时针转动的趋势,A点在支点左侧,要平衡这个顺时针趋势,需要施加向下的力让左侧产生向下的力矩,结合AO=OB的条件,代入平衡式可验证150N的力刚好满足平衡要求。第二问:要施加竖直向上的150N的力,向上的力只有作用在支点右侧时,才能产生逆时针力矩抵消重物的顺时针力矩,代入平衡式可算出动力臂需要等于OB,对应作用点就是B点。第三问:在C点竖直向上施力时,动力臂OC=OB+BC=2OB,代入杠杆平衡公式即可算出对应的动力大小。
【解析】
设$AO=OB=BC=L$,支点为O,重物对杠杆的拉力为阻力,大小$G=150N$,阻力臂$L_阻=OB=L$,根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$逐一求解:
(1) 重物在O点右侧向下拉杠杆,使杠杆有顺时针转动的趋势,A点在O点左侧,要让杠杆平衡,施加的力需要使杠杆产生逆时针转动的效果,因此力的方向为竖直向下;代入$F_A × AO = G × OB$,即$150N × L = 150N × L$,满足平衡条件。
(2) 要施加竖直向上的150N的力,向上的力作用在O点右侧时,可提供逆时针力矩抵消重物的顺时针力矩,代入$F × L_动 = G × OB$,得$150N × L_动 = 150N × L$,即$L_动=L$,对应作用点为B点。
(3) 在C点沿竖直向上施力时,动力臂$OC=OB+BC=2L$,代入$F_C × OC = G × OB$,即$F_C × 2L = 150N × L$,解得$F_C=75N$。
【答案】
(1)下 (2)B (3)75
【知识点】
杠杆平衡条件;力臂计算
【点评】
本题是杠杆平衡条件的基础应用题,解题核心是判断力的方向对应的杠杆转动效果,准确识别不同作用点的力臂长度,区分支点两侧不同施力方向对杠杆平衡的作用,属于杠杆章节的常规基础题型。
【难度系数】
0.8
我们首先确定杠杆的支点为O,已知AO=OB=BC,重物G=150N悬挂在B点,核心解题依据是杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂($F_1L_1=F_2L_2$)。首先分析第一问:重物在支点O的右侧,向下的拉力会让杠杆产生顺时针转动的趋势,A点在支点左侧,要平衡这个顺时针趋势,需要施加向下的力让左侧产生向下的力矩,结合AO=OB的条件,代入平衡式可验证150N的力刚好满足平衡要求。第二问:要施加竖直向上的150N的力,向上的力只有作用在支点右侧时,才能产生逆时针力矩抵消重物的顺时针力矩,代入平衡式可算出动力臂需要等于OB,对应作用点就是B点。第三问:在C点竖直向上施力时,动力臂OC=OB+BC=2OB,代入杠杆平衡公式即可算出对应的动力大小。
【解析】
设$AO=OB=BC=L$,支点为O,重物对杠杆的拉力为阻力,大小$G=150N$,阻力臂$L_阻=OB=L$,根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$逐一求解:
(1) 重物在O点右侧向下拉杠杆,使杠杆有顺时针转动的趋势,A点在O点左侧,要让杠杆平衡,施加的力需要使杠杆产生逆时针转动的效果,因此力的方向为竖直向下;代入$F_A × AO = G × OB$,即$150N × L = 150N × L$,满足平衡条件。
(2) 要施加竖直向上的150N的力,向上的力作用在O点右侧时,可提供逆时针力矩抵消重物的顺时针力矩,代入$F × L_动 = G × OB$,得$150N × L_动 = 150N × L$,即$L_动=L$,对应作用点为B点。
(3) 在C点沿竖直向上施力时,动力臂$OC=OB+BC=2L$,代入$F_C × OC = G × OB$,即$F_C × 2L = 150N × L$,解得$F_C=75N$。
【答案】
(1)下 (2)B (3)75
【知识点】
杠杆平衡条件;力臂计算
【点评】
本题是杠杆平衡条件的基础应用题,解题核心是判断力的方向对应的杠杆转动效果,准确识别不同作用点的力臂长度,区分支点两侧不同施力方向对杠杆平衡的作用,属于杠杆章节的常规基础题型。
【难度系数】
0.8
10.(2024·阜宁县月考)如图是小明在学校运动会开幕式上竖直举着班牌匀速前进时的情形,将班牌视为杠杆.已知$AB=40\mathrm{cm}$,$BC=20\mathrm{cm}$,班牌受到作用在$A$点的水平向左的空气阻力为10N.若以图中$B$点作为支点,手对$C$点施加的动力为

20
N,这个力的方向是水平向左
(填“向左”或“向右”),若要用更小的力保持班牌平衡,可以适当增大
$BC$之间的距离.答案
10.20 向左 增大
解析
【分析】
这道题是杠杆平衡条件的实际应用题,我们可以按三步思考:首先题目指定支点为B,先分析阻力的作用效果:A点受到水平向左的10N空气阻力,这个力会让班牌绕B点向逆时针方向转动,要让杠杆保持平衡,C点的动力必须抵消这个转动趋势,由此就能判断动力的方向。接着我们明确阻力臂是支点B到A点的距离AB,动力臂是支点B到C点的距离BC,代入杠杆平衡公式就能算出动力的大小。最后根据杠杆平衡规律,阻力和阻力臂不变时,动力臂越大动力越小,就能推出减小动力的操作方法。
【解析】
1. 判断动力方向:以B为支点,A点水平向左的空气阻力会使班牌绕B点逆时针转动,为阻碍该转动趋势、保持杠杆平衡,作用在C点的动力方向应为水平向左。
2. 代入杠杆平衡条件计算动力:
已知阻力$F_阻=10\mathrm{N}$,阻力臂$L_阻=AB=40\mathrm{cm}$,动力臂$L_动=BC=20\mathrm{cm}$,根据杠杆平衡公式$F_1L_1=F_2L_2$:
$F_动 × L_动 = F_阻 × L_阻$
$F_动 × 20\mathrm{cm} = 10\mathrm{N} × 40\mathrm{cm}$
解得$F_动=20\mathrm{N}$。
3. 分析减小动力的方法:当阻力、阻力臂均不变时,动力臂越大,所需动力越小,因此适当增大BC之间的距离,就可以增大动力臂,用更小的力保持班牌平衡。
【答案】
20 向左 增大
【知识点】
杠杆平衡条件,力臂,杠杆应用
【点评】
本题结合生活中举班牌的真实场景考查杠杆知识,解题核心是先准确判断动力方向,再正确对应动力臂、阻力臂代入公式计算,最后结合杠杆省力规律分析调整方法,难度适中,重点锻炼学生把实际场景抽象为杠杆模型的能力。
【难度系数】
0.7
这道题是杠杆平衡条件的实际应用题,我们可以按三步思考:首先题目指定支点为B,先分析阻力的作用效果:A点受到水平向左的10N空气阻力,这个力会让班牌绕B点向逆时针方向转动,要让杠杆保持平衡,C点的动力必须抵消这个转动趋势,由此就能判断动力的方向。接着我们明确阻力臂是支点B到A点的距离AB,动力臂是支点B到C点的距离BC,代入杠杆平衡公式就能算出动力的大小。最后根据杠杆平衡规律,阻力和阻力臂不变时,动力臂越大动力越小,就能推出减小动力的操作方法。
【解析】
1. 判断动力方向:以B为支点,A点水平向左的空气阻力会使班牌绕B点逆时针转动,为阻碍该转动趋势、保持杠杆平衡,作用在C点的动力方向应为水平向左。
2. 代入杠杆平衡条件计算动力:
已知阻力$F_阻=10\mathrm{N}$,阻力臂$L_阻=AB=40\mathrm{cm}$,动力臂$L_动=BC=20\mathrm{cm}$,根据杠杆平衡公式$F_1L_1=F_2L_2$:
$F_动 × L_动 = F_阻 × L_阻$
$F_动 × 20\mathrm{cm} = 10\mathrm{N} × 40\mathrm{cm}$
解得$F_动=20\mathrm{N}$。
3. 分析减小动力的方法:当阻力、阻力臂均不变时,动力臂越大,所需动力越小,因此适当增大BC之间的距离,就可以增大动力臂,用更小的力保持班牌平衡。
【答案】
20 向左 增大
【知识点】
杠杆平衡条件,力臂,杠杆应用
【点评】
本题结合生活中举班牌的真实场景考查杠杆知识,解题核心是先准确判断动力方向,再正确对应动力臂、阻力臂代入公式计算,最后结合杠杆省力规律分析调整方法,难度适中,重点锻炼学生把实际场景抽象为杠杆模型的能力。
【难度系数】
0.7
11.周末,爸爸领着小梅玩跷跷板,当两人双脚离地后最有可能让跷跷板在水平方向上保持平衡的是
(

(
B
)答案
11.B
解析
【分析】
首先我们要明确跷跷板属于杠杆,解题核心是利用杠杆的平衡条件来判断:根据生活常识可知爸爸的体重远大于小梅,也就是爸爸对跷跷板的压力(等于自身重力)大于小梅对跷跷板的压力。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$,要让跷跷板水平平衡,重力更大的爸爸一侧的力臂,必须小于重力更小的小梅一侧的力臂,也就是爸爸到支点的距离要比小梅到支点的距离更近。接下来逐个对比四个选项里两人到支点的距离,就能选出符合条件的选项。
【解析】
跷跷板的实质是杠杆,当两人双脚离地后,对跷跷板的压力大小等于自身的重力,已知爸爸的重力$G_{\mathrm{爸}}>G_{\mathrm{小梅}}$。
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$,要让跷跷板在水平方向平衡,需要满足$G_{\mathrm{爸}}L_{\mathrm{爸}}=G_{\mathrm{小梅}}L_{\mathrm{小梅}}$,因此必须满足力臂关系:$L_{\mathrm{爸}}<L_{\mathrm{小梅}}$,即爸爸到支点的距离小于小梅到支点的距离。
对各选项逐一分析:
选项A:小梅的力臂小于爸爸的力臂,此时$G_{\mathrm{小梅}}L_{\mathrm{小梅}} < G_{\mathrm{爸}}L_{\mathrm{爸}}$,爸爸一侧下沉,无法平衡;
选项B:小梅的力臂大于爸爸的力臂,符合$L_{\mathrm{爸}}<L_{\mathrm{小梅}}$的要求,存在满足杠杆平衡条件的可能,可以让跷跷板水平平衡;
选项C、D:小梅的力臂远小于爸爸的力臂,两侧力矩差距更大,不可能达到平衡状态。
综上,只有B符合要求。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题结合生活中玩跷跷板的常见场景,考察杠杆平衡条件的实际应用,解题的突破口是先明确两人的重力大小关系,再反推平衡时需要满足的力臂关系,不需要复杂计算就可以快速筛选出正确选项,贴合生活实际,难度较低。
【难度系数】
0.8
首先我们要明确跷跷板属于杠杆,解题核心是利用杠杆的平衡条件来判断:根据生活常识可知爸爸的体重远大于小梅,也就是爸爸对跷跷板的压力(等于自身重力)大于小梅对跷跷板的压力。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$,要让跷跷板水平平衡,重力更大的爸爸一侧的力臂,必须小于重力更小的小梅一侧的力臂,也就是爸爸到支点的距离要比小梅到支点的距离更近。接下来逐个对比四个选项里两人到支点的距离,就能选出符合条件的选项。
【解析】
跷跷板的实质是杠杆,当两人双脚离地后,对跷跷板的压力大小等于自身的重力,已知爸爸的重力$G_{\mathrm{爸}}>G_{\mathrm{小梅}}$。
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$,要让跷跷板在水平方向平衡,需要满足$G_{\mathrm{爸}}L_{\mathrm{爸}}=G_{\mathrm{小梅}}L_{\mathrm{小梅}}$,因此必须满足力臂关系:$L_{\mathrm{爸}}<L_{\mathrm{小梅}}$,即爸爸到支点的距离小于小梅到支点的距离。
对各选项逐一分析:
选项A:小梅的力臂小于爸爸的力臂,此时$G_{\mathrm{小梅}}L_{\mathrm{小梅}} < G_{\mathrm{爸}}L_{\mathrm{爸}}$,爸爸一侧下沉,无法平衡;
选项B:小梅的力臂大于爸爸的力臂,符合$L_{\mathrm{爸}}<L_{\mathrm{小梅}}$的要求,存在满足杠杆平衡条件的可能,可以让跷跷板水平平衡;
选项C、D:小梅的力臂远小于爸爸的力臂,两侧力矩差距更大,不可能达到平衡状态。
综上,只有B符合要求。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题结合生活中玩跷跷板的常见场景,考察杠杆平衡条件的实际应用,解题的突破口是先明确两人的重力大小关系,再反推平衡时需要满足的力臂关系,不需要复杂计算就可以快速筛选出正确选项,贴合生活实际,难度较低。
【难度系数】
0.8
12. 如图甲所示的杠杆水平平衡.

(1)如果把图甲中杠杆两侧的钩码向支点各移动一格,则杠杆 (
A.左端下降
B.右端下降
C.仍然平衡
D.都有可能
(2)如果把图甲中杠杆两侧的钩码远离支点各移动一格,则杠杆 (
A.左端下降
B.右端下降
C.仍然平衡
D.都有可能
(3)如图乙所示,若在支点两侧的钩码下方分别加挂一个等重的物体,则杠杆 (
A.左端下降
B.右端下降
C.仍然平衡
D.都有可能
(1)如果把图甲中杠杆两侧的钩码向支点各移动一格,则杠杆 (
B
)A.左端下降
B.右端下降
C.仍然平衡
D.都有可能
(2)如果把图甲中杠杆两侧的钩码远离支点各移动一格,则杠杆 (
A
)A.左端下降
B.右端下降
C.仍然平衡
D.都有可能
(3)如图乙所示,若在支点两侧的钩码下方分别加挂一个等重的物体,则杠杆 (
B
)A.左端下降
B.右端下降
C.仍然平衡
D.都有可能
答案
12.(1)B (2)A (3)B
解析
【分析】
这道题的核心解题依据是杠杆平衡条件,也就是动力×动力臂=阻力×阻力臂(F₁L₁=F₂L₂),判断杠杆倾斜方向的规则是:两侧力与力臂的乘积更大的一端会下沉。解题时我们可以先设定单个钩码重力为G,杠杆每一格长度为L,先确认初始平衡状态符合杠杆平衡要求,再按照每一问的操作,分别计算操作后左右两侧的力矩,对比大小即可得到结果。
【解析】
设每个钩码的重力为G,杠杆每一格的长度为L。
首先验证图甲初始平衡:左侧受力为2G,对应力臂为3L,力矩为2G×3L=6GL;右侧受力为G,对应力臂为6L,力矩为G×6L=6GL,初始状态满足杠杆平衡条件。
(1) 两侧钩码向支点各移动一格后:
左侧新力臂=3L-L=2L,左侧力矩=2G×2L=4GL;
右侧新力臂=6L-L=5L,右侧力矩=G×5L=5GL;
因为5GL>4GL,右侧力矩更大,因此杠杆右端下降。
(2) 两侧钩码远离支点各移动一格后:
左侧新力臂=3L+L=4L,左侧力矩=2G×4L=8GL;
右侧新力臂=6L+L=7L,右侧力矩=G×7L=7GL;
因为8GL>7GL,左侧力矩更大,因此杠杆左端下降。
(3) 先验证图乙初始平衡:左侧受力为2G,对应力臂为2L,力矩为2G×2L=4GL;右侧受力为G,对应力臂为4L,力矩为G×4L=4GL,初始状态满足杠杆平衡条件。
设加挂的等重物体重力为G',加挂后:
左侧总受力为2G+G',左侧力矩=(2G+G')×2L=4GL+2G'L;
右侧总受力为G+G',右侧力矩=(G+G')×4L=4GL+4G'L;
因为4GL+4G'L>4GL+2G'L,右侧力矩更大,因此杠杆右端下降。
【答案】
(1)B (2)A (3)B
【知识点】
杠杆平衡条件,动态杠杆分析
【点评】
本题是杠杆动态平衡的经典基础题型,不需要复杂运算,核心是掌握通过对比两侧力矩大小判断杠杆倾斜方向的方法,易错点是操作后容易搞错两侧新的力、力臂数值,只要严格按照力矩公式计算对比就可以避免出错。
【难度系数】
0.6
这道题的核心解题依据是杠杆平衡条件,也就是动力×动力臂=阻力×阻力臂(F₁L₁=F₂L₂),判断杠杆倾斜方向的规则是:两侧力与力臂的乘积更大的一端会下沉。解题时我们可以先设定单个钩码重力为G,杠杆每一格长度为L,先确认初始平衡状态符合杠杆平衡要求,再按照每一问的操作,分别计算操作后左右两侧的力矩,对比大小即可得到结果。
【解析】
设每个钩码的重力为G,杠杆每一格的长度为L。
首先验证图甲初始平衡:左侧受力为2G,对应力臂为3L,力矩为2G×3L=6GL;右侧受力为G,对应力臂为6L,力矩为G×6L=6GL,初始状态满足杠杆平衡条件。
(1) 两侧钩码向支点各移动一格后:
左侧新力臂=3L-L=2L,左侧力矩=2G×2L=4GL;
右侧新力臂=6L-L=5L,右侧力矩=G×5L=5GL;
因为5GL>4GL,右侧力矩更大,因此杠杆右端下降。
(2) 两侧钩码远离支点各移动一格后:
左侧新力臂=3L+L=4L,左侧力矩=2G×4L=8GL;
右侧新力臂=6L+L=7L,右侧力矩=G×7L=7GL;
因为8GL>7GL,左侧力矩更大,因此杠杆左端下降。
(3) 先验证图乙初始平衡:左侧受力为2G,对应力臂为2L,力矩为2G×2L=4GL;右侧受力为G,对应力臂为4L,力矩为G×4L=4GL,初始状态满足杠杆平衡条件。
设加挂的等重物体重力为G',加挂后:
左侧总受力为2G+G',左侧力矩=(2G+G')×2L=4GL+2G'L;
右侧总受力为G+G',右侧力矩=(G+G')×4L=4GL+4G'L;
因为4GL+4G'L>4GL+2G'L,右侧力矩更大,因此杠杆右端下降。
【答案】
(1)B (2)A (3)B
【知识点】
杠杆平衡条件,动态杠杆分析
【点评】
本题是杠杆动态平衡的经典基础题型,不需要复杂运算,核心是掌握通过对比两侧力矩大小判断杠杆倾斜方向的方法,易错点是操作后容易搞错两侧新的力、力臂数值,只要严格按照力矩公式计算对比就可以避免出错。
【难度系数】
0.6
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