3.4簡單機械（動態(tài)杠桿及最省力問題）專題-浙教版九年級上冊科學

動態(tài)杠桿及最省力問題專題題型一、動態(tài)杠桿1．如圖所示，一直桿可繞O點轉動，杠桿下端掛一重物，為了提高重物，用一個始終跟杠桿垂直的力使杠桿由豎直位置慢慢轉到水平位置，在這個過程中直桿（）A．始終是省力杠桿B．始終是費力杠桿C．先是省力的，后是費力的D．先是費力的，后是省力的2．斜拉橋比梁式橋的跨越能力大，我國已成為擁有斜拉橋最多的國家。如圖是單塔雙索斜拉大橋，索塔兩側對稱的拉索承受了橋梁的重力，一輛載重汽車從橋梁左端按設計時速勻速駛向索塔的過程中，左側拉索拉力大?。ǎ〢．一直增大 B．一直減小C．先減小后增大 D．先增大后減小3．如右圖所示，一根可繞O點轉動的均勻硬棒重為G，在棒的一端始終施加水平力F，將棒從圖示．位置緩慢提起至虛線位置的過程中()A．F的力臂變小，F(xiàn)的大小變大 B．F的力臂變大，F(xiàn)的大小變小C．重力G與它的力臂乘積保持不變 D．重力G與它的力臂乘積變大4．如圖所示，有一質量不計的長木板，左端可繞O點轉動，在它的右端放一重為G的物塊，并用一豎直向上的力F拉著，當物塊向左勻速滑動時，木板始終在水平位置保持靜止，在此過程中，拉力F（）A．變小 B．變大C．不變 D．先變大后變小5．如圖,在探究杠桿平衡條件時,左邊的鉤碼個數(shù)和位置保持不變,右邊彈簧測力計的作用點固定,只改變測力計與水平方向的角度θ,則能描述測力計示數(shù)F與θ關系的圖象是（）A． B．C． D．6．下圖是吊車吊起重物的示意圖，伸縮撐桿對吊臂的作用力F1始終垂直吊臂。當?shù)醣蹚娜鐖D位置吊著貨物勻速下降時，F(xiàn)1的大小隨時間的變化關系為（）A． B．C． D．7．如圖甲所示，長、粗細均勻的金屬桿可以繞O點在豎直平面內自由轉動，一拉力——位移傳感器豎直作用在桿上，并能使桿始終保持水平平衡。該傳感器顯示其拉力F與作用點到O點距離x的變化關系如圖乙所示。據(jù)圖可知金屬桿重（）A．5N B．10NC．20N D．40N8．如圖所示，在A點分別作用的四個力中，能使杠桿處于平衡狀態(tài)的最小力是，若作用力F始終沿豎直方向則將杠桿抬到水平位置的過程中拉力F將（選填“增大”、“減小”或“不變”）9．如圖，AB為能繞B點轉動的輕質杠桿，中點C處用細線懸掛一重物，在A端施加一個豎直向上大小為10牛的拉力F，使杠桿在水平位置保持平衡，則物重G＝牛。若保持拉力方向不變，將A端緩慢向上提升一小段距離，在提升的過程中，拉力F將(填“增大”“不變”或“減小”)。題型二、最省力問題10．如圖所示，O為杠桿的支點，A點掛一重物，為使杠桿在圖示位置平衡，若在C點施加一個力并使該力最小，該力應沿（）A．CM方向 B．CN方向 C．CP方向 D．CQ方向11．今年2月，我國臺灣省發(fā)生地震，一個結構堅固的水塔因地基松軟而傾斜。為阻止水塔繼續(xù)傾斜，救援隊借助山石用鋼纜拉住水塔。下列方案中，鋼纜對水塔拉力最小的是（）A． B．C． D．12．如圖所示，質地均勻的圓柱體，重力為G0在推力的作用下，由實線位置勻速轉到高為H的臺階虛線所示位置，OA為圓柱體橫截面的直徑。整個過程中，圓柱體在轉動過程中不打滑。在A點施加一個力推動圈柱體，所用力最小的是（選填“F1”“F2”“F3”）。緩慢推動圓柱體，保持推力始終重直O(jiān)A，則推力的變化是。13．如圖所示，輕質杠桿ABO能繞O點自由轉動，若在杠桿的末端A點施加一個力，提起重物G并使杠桿在水平位置平衡，則此杠桿(選填“一定”或“不一定“)是省力杠桿；若在A點施加一個最小的力使杠桿在水平位置平衡，此力的方向是。14．如圖所示，有一根均勻鐵棒，長為10cm，，重力G=600N，為了不使這根鐵棒的B端下沉，所需外力F至少應為N，若F的方向不變，微微抬起這根鐵棒的B端，所需外力F應為N。題型三、平衡問題15．如圖，用刻度均勻的勻質杠桿進行“杠桿平衡條件“的實驗（每個鉤碼重為牛）。下列說法正確的是（）A．實驗前出現(xiàn)圖甲所示情況，應將杠桿的平衡螺母向左調B．圖乙，在AB處各增加一個鉤碼，杠桿仍然能保持平衡C．圖丙，彈簧測力計從a位置轉到b，為保持杠桿在水平位置平衡，其示數(shù)需變大D．圖丁，用彈簧測力計在。點向上拉杠桿，為保持杠桿在水平位置平衡，其示數(shù)小于3N16．等臂杠桿兩端各系一只等質量的鐵球，將杠桿調平衡后，將球分別浸沒在等質量、等密度的稀H2SO4和CuSO4溶液里（如圖所示），一段時間后杠桿將會（）A．左端上翹 B．右端上翹 C．仍然平衡 D．無法判斷17．如圖所示，杠桿上分別放著質量不相等的兩個球，杠桿在水平位置平衡，如果兩球以相同速度同時勻速向支點移動，則杠桿()A．仍能平衡 B．不能平衡，大球那端下沉C．不能平衡，小球那端下沉 D．無法判斷18．如圖所示，杠桿調平衡后，將兩個體積相同的重物分別掛在杠桿兩側的A、B處，杠桿仍然平衡。則兩重物重力大小之比GA∶GB＝；若要將兩重物同時浸沒在水中，則杠桿的端將上升。19．在探究杠桿平衡條件的實驗中：（1）調節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡的主要目的是。（2）如圖甲，在杠桿左邊A處掛了4個相同的鉤碼，要使杠桿仍在水平位置平衡，應在杠桿右邊B處掛個鉤碼。（3）如圖乙，用彈簧測力計在C處豎直向上拉，使杠桿保持平衡。當彈簧測力計逐漸向左邊傾斜一定角度時，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將如何變化，。（選填“變大”、“變小”或“不變”）題型四、畫圖題20．如圖所示，一根粗細均勻的輕質杠桿AOBC按圖水平放置（支點在O點），其各段的長度關系為AO:BO:BC=4:3:4，重量為G的物體豎直懸掛在A點，（1）請在圖上畫出使杠桿水平平衡的最小力的示意圖。（2）請根據(jù)杠桿平衡條件分析，（1）中最小力F=G。（3）若考慮到粗細均勻杠桿的實際重力存在，則（2）中最小力的實際大小F實（“大于”、“等于”、“小于”）F。21．如圖所示，利用羊角錘撬起釘子，請你在羊角錘A點處畫出所能施加最小動力F1，并畫出阻力F2的阻力臂L2。22．如圖甲丙為兩種常見的按壓式訂書機。產品參數(shù)表裝訂頁數(shù)a20頁b210頁（1）如圖甲，人手在A點施加壓力F1，將訂書機釘入B點下方的紙張中，紙張對訂書機B點產生阻力F2，轉軸O為支點，乙圖是該訂書機的簡化示意圖，請在圖乙中畫出阻力臂L2和人手在A點施加的最小動力F1。（2）不同種訂書機能夠最多裝訂的紙張頁數(shù)不同，你認為產品參數(shù)表中b對應的是訂書機（選填“甲”或“丙”）。23．甲是一款水管扳手鉗，用它夾水管時，AOB部分可視為一個杠桿，其簡化示意圖如圖乙所示。請在乙圖中畫出：（1）阻力F2的力臂L2；（2）杠桿平衡時，作用在B點的最小動力F，及其力臂L1。題型五、計算及說理24．如圖，若杠桿左端懸掛甲塑料正方體浸沒在燒堿溶液中、右端掛乙塑料正方體浸沒在飽和澄清石灰水中，此時杠桿保持平衡，若兩溶液久置空氣中杠桿將如何轉動？（甲乙塑料正方體不與溶液反應，不考慮水的蒸發(fā)）25．小華同學將硬棒的一端固定在墻壁的O點，通過提拉另一端A來起吊重物，如圖所示．若作用力始終與硬棒垂直，起吊的重物質量為20kg．（g取10N/kg）（1）說明硬捧由位置A拉至水平位置B（保證任意角度，硬棒均處于平衡狀態(tài)），作用力大小的變化情況．（2）重物掛于OA的中點，硬棒到達水平位置時，作用力的大小是多少N？26．小科家里進行裝修，裝修的工人從建材市場運來一些質量均勻的矩形實木板和墻面漆，每塊木板的規(guī)格是，密度為0.7×103kg/m3，每一桶墻面漆的質量為30kg。（1）木板的重力為N。（2）工人用一個豎直向上的力F將木板的一端勻速抬起到某個位置（如圖甲所示），在抬起過程中，力F的變化趨勢是。A．變大B．變小C．先變大后變小D．不變（3）小科和工人身形相近，他們一起用一根輕桿將墻面漆抬起，工人抬起輕桿的A端，小科抬著B端，兩人施力的方向都為豎直向上，且保持輕桿水平（如圖乙所示），其中，AB為，桶懸掛點C離A端為，則小科對木板的力F2為多少？27．從地面上搬起重物我們的常見做法是彎腰（如圖甲）或人下蹲彎曲膝蓋（如圖乙）把它搬起來，哪種方法好呢？下面就建立模型說明這個問題．把脊柱簡化為杠桿如圖丙所示，脊柱可繞骶骨（軸）O轉動，腰背部復雜肌肉的等效拉力F1作用在A點，其實際作用方向與脊柱夾角為12°且保持不變，搬箱子時箱子對人的拉力F2作用在肩關節(jié)B點，在B點掛一重物代替箱子．用測力計沿F1方向拉，使模型靜止，可測出腰背部復雜肌肉拉力的大小．接著，改變脊柱與水平面的夾角即可改變杠桿與水平面的夾角α，多次實驗得出結論。（1）當α角增大時，F(xiàn)1如何變化？并說明理由。（2）對比甲乙兩種姿勢所對應丙圖中的兩種狀態(tài)，根據(jù)你的分析可得，（甲/乙）圖中的姿勢比較正確，你的分析理由：。28．后端挑著裝滿道具的“百寶箱”，前端挑著由活動支架與花布組成的“戲臺”，傳統(tǒng)藝人就這樣挑著擔子四處游走表演．假設“戲臺”重100N，裝了道具的“百寶箱”重200N，它們的懸掛點之間距離為，（1）前端的戲臺質量是多少千克？（2）扁擔視作重力不計的硬直棒．假設肩膀與扁擔的接觸點為O，當手不對扁擔施加力的作用時，要使扁擔在水平位置平衡，后端端懸掛點B與O點的距離為多少米？（3）因觀眾喜愛，送給藝人100牛的地方土特產，他把土特產分成兩份各50牛放在“戲臺”和“百寶箱”上，若同（2）一樣繼續(xù)水平平衡，則他需要把肩膀和扁擔的接觸點向（選“前”，“后”）端移動。（4）若達到演出場地，僅把戲臺放下來，用手施加力在扁擔上使扁擔繼續(xù)水平平衡，則他對地面的壓力同沒有放下戲臺前對地面的壓力比較，將(選變大，變小，保持不變)。29．如圖所示，一根質量分布均勻的木棒，質量為m，長度為L，豎直懸掛在轉軸O處，在木棒最下端用一方向始終水平向右的拉力F緩慢將木棒拉動到與豎直方向夾角為θ的位置(轉軸處摩擦不計)，問：（1）在圖中畫出θ＝60°時拉力F的力臂l，并計算力臂的大小。（2）木棒的重力作用點在其長度二分之一處，隨拉開角度θ的增加，拉力F將如何變化？并推導拉力F與角度θ的關系式。30．小科家有個木衣架，有一次放學回家他把書包掛在衣架A處，衣架倒了下來，他想探究衣架倒下來的原因，測量了以下數(shù)據(jù)：木衣架質量2千克；圓底盤直徑30厘米；圓底盤的圓心到過A點的豎直線的距離25厘米，衣架受到重力的作用線經過圓底盤的圓心。（1）木衣架可以看作簡單機械中的（填“滑輪”或“杠桿”）。（2）通過計算分析，當A點處掛的書包質量超過千克時，木衣架會倒下。（3）為了防止衣架倒下來，小科提出了適當增大圓底盤直徑的改進意見。請你再說出一種其它方法。答案解析部分1．【答案】C2．【答案】B3．【答案】B4．【答案】A5．【答案】B6．【答案】D7．【答案】B8．【答案】F3；減小9．【答案】20；不變10．【答案】C11．【答案】B12．【答案】F2；變小或減小13．【答案】不一定；垂直于OA向上14．【答案】200；30015．【答案】C16．【答案】A17．【答案】C18．【答案】3：5；左19．【答案】（1）杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便于測量力臂大小，同時消除杠桿重對杠桿平衡的影響（2）3（3）變大20．【答案】（1）（2）（3）等于21．【答案】如答圖所示。22．【答案】（1）（2）甲23．【答案】（1）24．【答案】答：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2OCa（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O杠桿平衡條件阿基米德原理表達式(G甲F浮甲）×L1=(G乙F浮乙）×L2由于久置，石灰水密度變小，根據(jù)阿基米德原理可知F浮乙變小，燒堿溶液密度變大根據(jù)阿基米德原理可知F浮甲變大，(G甲F浮甲）×L1<(G乙F浮乙）×L2所以杠桿順時針轉動25．【答案】（1）解：由圖可知：由于作用力F1始終與硬棒垂直，則動力臂L1使與硬棒OA相等，重物的重力不變，硬捧由位置A拉至水平位置B，阻力臂變大，由杠桿平衡條件可知，因為阻力和動力臂一定，阻力臂越長，動力F1就大（2）解：重物掛于OA的中點，硬棒到達水平位置時，則阻力F2=G=mg=20kg×10