登录
13.在“探究杠杆的平衡条件”实验中.
(1)如图甲所示,安装杠杆时,铁架台
(2)如图乙所示,杠杆每格的长度为5cm,在杠杆左边挂钩码,用弹簧测力计对杠杆竖直向下拉使杠杆再次在水平位置平衡,目的是便于
(3)在图乙中,若撤去弹簧测力计,改在O点右侧箭头所指的位置挂上与左侧相同的钩码,为使杠杆在水平位置平衡,所挂钩码的个数应为
(4)实验中多次改变力臂及力的大小,多次实验,其目的是
A.寻找普遍规律
B.减小实验误差
(1)如图甲所示,安装杠杆时,铁架台
不一定
(填“一定”或“不一定”)要放在水平桌面上,为了使杠杆在水平位置平衡,可调节杠杆右端的平衡螺母向右
移动,若杠杆仍不能在水平位置平衡,可再调节左端的平衡螺母向右
移动.(2)如图乙所示,杠杆每格的长度为5cm,在杠杆左边挂钩码,用弹簧测力计对杠杆竖直向下拉使杠杆再次在水平位置平衡,目的是便于
测量力臂
.实验中每个钩码的重力均为0.5N,此时弹簧测力计的示数为1.2
N.若将弹簧测力计的拉力方向向左倾斜一些,则弹簧测力计的示数会变大
(填“变大”“变小”或“不变”).(3)在图乙中,若撤去弹簧测力计,改在O点右侧箭头所指的位置挂上与左侧相同的钩码,为使杠杆在水平位置平衡,所挂钩码的个数应为
4
个.(4)实验中多次改变力臂及力的大小,多次实验,其目的是
A
.A.寻找普遍规律
B.减小实验误差
答案
(1)不一定 右 右 (2)测量力臂 1.2 变大 (3)4 (4)A
解析
【分析】
本题围绕“探究杠杆的平衡条件”实验展开，需结合杠杆平衡原理、平衡螺母调节规则、实验操作目的等知识点解题：
(1) 铁架台放置只需保证杠杆能灵活转动，无需水平桌面；平衡螺母调节遵循“哪端高向哪端调”，且左右平衡螺母调节方向一致。
(2) 杠杆水平平衡时力臂与杠杆重合，便于测量力臂；利用杠杆平衡条件计算弹簧测力计示数，拉力倾斜时力臂变短，力会变大。
(3) 挂相同钩码时，再次通过杠杆平衡条件计算所需钩码个数。
(4) 探究规律类实验多次实验的目的是寻找普遍规律，避免偶然性。
【解析】
(1) 安装杠杆时，铁架台不一定需放在水平桌面（只要杠杆能绕支点转动即可）；图甲中杠杆左端低、右端高，为使杠杆平衡，平衡螺母向高的一端（右端）调节，左右平衡螺母均向右移动。
(2) 杠杆水平平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可直接从杠杆上读取，便于测量力臂。左侧力$F_1=3×0.5\mathrm{N}=1.5\mathrm{N}$，左侧力臂$L_1=4$格，右侧力臂$L_2=5$格，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，得$F_2=\frac{F_1L_1}{L_2}=\frac{1.5\mathrm{N}×4}{5}=1.2\mathrm{N}$；若拉力向左倾斜，拉力的力臂变小，阻力和阻力臂不变，拉力会变大。
(3) 设每格长度为$L$，每个钩码重力为$G$，左侧$F_1=3G$，$L_1=4L$，右侧力臂$L_2=3L$，设右侧钩码个数为$n$，由平衡条件：$3G×4L=nG×3L$，解得$n=4$。
(4) 探究杠杆平衡条件时，多次实验是为了寻找普遍规律，避免实验偶然性，故选A。
【答案】
(1)不一定 右 右 (2)测量力臂 1.2 变大 (3)4 (4)A
【知识点】
杠杆平衡条件、杠杆调节、实验探究方法
【点评】
本题考查探究杠杆平衡条件的核心知识点，涵盖平衡调节、力臂计算、平衡条件应用等，需熟练掌握杠杆平衡原理，注意力臂变化对力的影响，是力学基础实验题。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究杠杆的平衡条件”实验展开，需结合杠杆平衡原理、平衡螺母调节规则、实验操作目的等知识点解题：
(1) 铁架台放置只需保证杠杆能灵活转动，无需水平桌面；平衡螺母调节遵循“哪端高向哪端调”，且左右平衡螺母调节方向一致。
(2) 杠杆水平平衡时力臂与杠杆重合，便于测量力臂；利用杠杆平衡条件计算弹簧测力计示数，拉力倾斜时力臂变短，力会变大。
(3) 挂相同钩码时，再次通过杠杆平衡条件计算所需钩码个数。
(4) 探究规律类实验多次实验的目的是寻找普遍规律，避免偶然性。
【解析】
(1) 安装杠杆时，铁架台不一定需放在水平桌面（只要杠杆能绕支点转动即可）；图甲中杠杆左端低、右端高，为使杠杆平衡，平衡螺母向高的一端（右端）调节，左右平衡螺母均向右移动。
(2) 杠杆水平平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可直接从杠杆上读取，便于测量力臂。左侧力$F_1=3×0.5\mathrm{N}=1.5\mathrm{N}$，左侧力臂$L_1=4$格，右侧力臂$L_2=5$格，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，得$F_2=\frac{F_1L_1}{L_2}=\frac{1.5\mathrm{N}×4}{5}=1.2\mathrm{N}$；若拉力向左倾斜，拉力的力臂变小，阻力和阻力臂不变，拉力会变大。
(3) 设每格长度为$L$，每个钩码重力为$G$，左侧$F_1=3G$，$L_1=4L$，右侧力臂$L_2=3L$，设右侧钩码个数为$n$，由平衡条件：$3G×4L=nG×3L$，解得$n=4$。
(4) 探究杠杆平衡条件时，多次实验是为了寻找普遍规律，避免实验偶然性，故选A。
【答案】
(1)不一定 右 右 (2)测量力臂 1.2 变大 (3)4 (4)A
【知识点】
杠杆平衡条件、杠杆调节、实验探究方法
【点评】
本题考查探究杠杆平衡条件的核心知识点，涵盖平衡调节、力臂计算、平衡条件应用等，需熟练掌握杠杆平衡原理，注意力臂变化对力的影响，是力学基础实验题。
【难度系数】
0.5
14.如图所示,用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机.如果A处螺钉松脱,则支架会绕C点倾翻.已知AB长40cm,AC长30cm.室外机的重力为300N,重心正好处在AB的垂直平分线上.
(1)求A处螺钉的水平拉力为多少(支架的重力不计).
(2)为了安全,对室外机在AB上安装的位置有什么要求?
(1)求A处螺钉的水平拉力为多少(支架的重力不计).
(2)为了安全,对室外机在AB上安装的位置有什么要求?
答案
解:(1)C点是支点,空调室外机的自身重力是阻力,在阻力与阻力臂一定的情况下,由杠杆平衡条件得F×AC=G×$\frac{1}{2}$AB,即F×30cm=300N×$\frac{1}{2}$×40cm,解得F=200N.
(2)室外机的位置应尽量靠近墙壁.
(2)室外机的位置应尽量靠近墙壁.
解析
【分析】
本题属于杠杆平衡条件的实际应用问题，首先确定支点为C点：A处螺钉的水平拉力是使支架平衡的动力，室外机的重力是阻碍支架平衡的阻力；动力臂是支点C到动力作用线的距离，即AC的长度；阻力臂是支点C到重力作用线的距离，因重心在AB的垂直平分线上，故阻力臂为AB长度的一半。利用杠杆平衡条件可求解拉力大小；第二问结合杠杆平衡条件，分析阻力臂对动力的影响，得出安全安装的要求。
【解析】
(1) 以C点为支点，根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $：
动力为A处的水平拉力 $ F $，动力臂 $ L_F = AC = 30\ \mathrm{cm} $；
阻力为室外机重力 $ G = 300\ \mathrm{N} $，阻力臂 $ L_G = \frac{1}{2}AB = \frac{1}{2} × 40\ \mathrm{cm} = 20\ \mathrm{cm} $。
代入公式得：$ F × AC = G × \frac{1}{2}AB $，
即 $ F × 30\ \mathrm{cm} = 300\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{cm} $，
解得 $ F = \frac{300\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{cm}}{30\ \mathrm{cm}} = 200\ \mathrm{N} $。
(2) 根据杠杆平衡条件，当动力和动力臂一定时，阻力臂越小，所需动力越小，支架越安全。因此室外机应尽量靠近墙壁，减小阻力臂，降低A处的拉力，保证支架稳定。
【答案】
(1) A处螺钉的水平拉力为200N；(2) 室外机应尽量靠近墙壁。
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的确定
【点评】
本题结合生活中的三角支架场景，考查杠杆平衡条件的应用，核心是正确确定支点和力臂，属于基础应用题，注重物理知识与实际生活的结合。
【难度系数】
0.6
本题属于杠杆平衡条件的实际应用问题，首先确定支点为C点：A处螺钉的水平拉力是使支架平衡的动力，室外机的重力是阻碍支架平衡的阻力；动力臂是支点C到动力作用线的距离，即AC的长度；阻力臂是支点C到重力作用线的距离，因重心在AB的垂直平分线上，故阻力臂为AB长度的一半。利用杠杆平衡条件可求解拉力大小；第二问结合杠杆平衡条件，分析阻力臂对动力的影响，得出安全安装的要求。
【解析】
(1) 以C点为支点，根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $：
动力为A处的水平拉力 $ F $，动力臂 $ L_F = AC = 30\ \mathrm{cm} $；
阻力为室外机重力 $ G = 300\ \mathrm{N} $，阻力臂 $ L_G = \frac{1}{2}AB = \frac{1}{2} × 40\ \mathrm{cm} = 20\ \mathrm{cm} $。
代入公式得：$ F × AC = G × \frac{1}{2}AB $，
即 $ F × 30\ \mathrm{cm} = 300\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{cm} $，
解得 $ F = \frac{300\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{cm}}{30\ \mathrm{cm}} = 200\ \mathrm{N} $。
(2) 根据杠杆平衡条件，当动力和动力臂一定时，阻力臂越小，所需动力越小，支架越安全。因此室外机应尽量靠近墙壁，减小阻力臂，降低A处的拉力，保证支架稳定。
【答案】
(1) A处螺钉的水平拉力为200N；(2) 室外机应尽量靠近墙壁。
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的确定
【点评】
本题结合生活中的三角支架场景，考查杠杆平衡条件的应用，核心是正确确定支点和力臂，属于基础应用题，注重物理知识与实际生活的结合。
【难度系数】
0.6
15.如图所示,将一支蜡烛的两端削尖,在中间垂直插入一枚大号缝衣针,把缝衣针的两端分别放在两个玻璃杯上.用小刀对蜡烛的两端进行加工,使蜡烛能在水平位置平衡.点燃蜡烛的两端,一段时间内,将会观察到何种现象:
蜡烛两端交替上升,像跷跷板一样
,实验过程中选择细且长的蜡烛
(填“粗且短的蜡烛”或“细且长的蜡烛”)效果更为明显. 答案
蜡烛两端交替上升,像跷跷板一样 细且长的蜡烛
解析
【分析】
要解决这个问题，需结合杠杆平衡原理和蜡烛燃烧的质量变化分析：蜡烛被缝衣针支撑构成等臂杠杆，调整后水平平衡。点燃两端蜡烛后，蜡烛燃烧会使两端质量逐渐减小，当某端质量小于另一端时，根据杠杆平衡条件，质量小的一端会上升，另一端下降；下降端燃烧更快，质量进一步减小，又会上升，如此交替形成类似跷跷板的现象。选择细且长的蜡烛时，相同质量变化会使长度变化更显著，杠杆转动效果更明显。
【解析】
1. 现象分析：蜡烛中间插入缝衣针后，以缝衣针为支点构成等臂杠杆，调整后水平平衡。点燃两端蜡烛，蜡烛燃烧过程中，两端的蜡不断消耗，质量逐渐减少。当某一端蜡烛的质量小于另一端时，由于力臂相等，质量小的一端对杠杆的拉力更小，根据杠杆平衡条件，该端会上升，另一端下降；下降的一端蜡烛燃烧速度相对更快，质量进一步减小，随后又会上升，另一端下降，因此观察到蜡烛两端交替上升，像跷跷板一样。
2. 效果分析：选择细且长的蜡烛时，相同的质量减少量会使蜡烛的长度变化更明显，杠杆转动的幅度更大，实验效果更显著；而粗且短的蜡烛，相同质量变化下长度变化小，效果不明显。
【答案】
蜡烛两端交替上升，像跷跷板一样；细且长的蜡烛
【知识点】
杠杆平衡条件、蜡烛燃烧
【点评】
本题将物理中的杠杆平衡原理与燃烧现象结合，考查知识的综合应用能力，需要理解杠杆平衡条件及质量变化对杠杆平衡的影响，是联系实际的基础实验题。
【难度系数】
0.5
要解决这个问题，需结合杠杆平衡原理和蜡烛燃烧的质量变化分析：蜡烛被缝衣针支撑构成等臂杠杆，调整后水平平衡。点燃两端蜡烛后，蜡烛燃烧会使两端质量逐渐减小，当某端质量小于另一端时，根据杠杆平衡条件，质量小的一端会上升，另一端下降；下降端燃烧更快，质量进一步减小，又会上升，如此交替形成类似跷跷板的现象。选择细且长的蜡烛时，相同质量变化会使长度变化更显著，杠杆转动效果更明显。
【解析】
1. 现象分析：蜡烛中间插入缝衣针后，以缝衣针为支点构成等臂杠杆，调整后水平平衡。点燃两端蜡烛，蜡烛燃烧过程中，两端的蜡不断消耗，质量逐渐减少。当某一端蜡烛的质量小于另一端时，由于力臂相等，质量小的一端对杠杆的拉力更小，根据杠杆平衡条件，该端会上升，另一端下降；下降的一端蜡烛燃烧速度相对更快，质量进一步减小，随后又会上升，另一端下降，因此观察到蜡烛两端交替上升，像跷跷板一样。
2. 效果分析：选择细且长的蜡烛时，相同的质量减少量会使蜡烛的长度变化更明显，杠杆转动的幅度更大，实验效果更显著；而粗且短的蜡烛，相同质量变化下长度变化小，效果不明显。
【答案】
蜡烛两端交替上升，像跷跷板一样；细且长的蜡烛
【知识点】
杠杆平衡条件、蜡烛燃烧
【点评】
本题将物理中的杠杆平衡原理与燃烧现象结合，考查知识的综合应用能力，需要理解杠杆平衡条件及质量变化对杠杆平衡的影响，是联系实际的基础实验题。
【难度系数】
0.5
