浙教版九上第三章《能量的轉(zhuǎn)化與守恒》補充作業(yè)（1）（解析版）

浙教版九上第三章：《能量的轉(zhuǎn)化與守恒》補充作業(yè)1-----杠桿平衡及動態(tài)變化1.“新冠”病毒疫情以來，為避免同學(xué)們用手按壓宿舍樓大門的開門按鈕造成交叉?zhèn)魅?，小明用輕質(zhì)木桿自制了“腳踏式杠桿”，借助杠桿按動按鈕，如圖所示。當小明在C點用腳給杠桿施加垂直于OA的壓力F1時，按鈕觸發(fā)，大門打開，分別測量圖中的哪兩條線段，可得杠桿的動力臂及阻力臂（▲）A.OAOBB.OBABC.OCABD.OCOB【答案】C【解析】力臂是支點到力的作用線的距離，由此根據(jù)圖示分析判斷。【分析】本題考查對力臂的認識和理解，掌握基礎(chǔ)知識是關(guān)鍵?！驹斀狻坑深}意知，木桿是一個杠桿，O為支點，小明的腳施加的力是動力F1,且垂直于OA,所以動力臂為OC如圖所示：墻壁垂直于地面，按鈕對木桿的壓力為阻力F2，且垂直墻壁，由上圖知，阻力臂為OD,且OD=AB。故選：C2.如圖所示，B端懸掛一重為G的重物，不計杠桿自重，在A點施加動力F使杠桿保持水平平衡，則下列說法正確的是（▲）A.F的大小可能大于10GB.因為0A大于OB,所以F一定小于GC.因為B點受到的拉力是向下的，所以F的方向一定向上D.當杠桿平衡時，一定滿足G×0B=F×0A【答案】A【解析】利用杠桿的平衡條件，力F的力臂大小決定了F與G的大小關(guān)系，力F的作用與G的作用應(yīng)使杠桿向兩個相反的方向旋轉(zhuǎn)?！痉治觥勘绢}考查了學(xué)生對杠桿平衡條件的掌握和運用，學(xué)生如果看題不仔細，很容易把F看成豎直向下，結(jié)果會錯選D?！驹斀狻緼、F的力臂完全有可能小于OB，F(xiàn)有可能大于G，故本選項正確；B、F的力臂完全有可能小于OB，F(xiàn)有可能大于G，故本選項錯誤；C、杠桿平衡時兩個力應(yīng)使杠桿繞支點轉(zhuǎn)動的方向相反，F(xiàn)的方向應(yīng)在A點方向向下，故本選項錯誤；D、F的方向不定，對應(yīng)的力臂不一定等于OA，故本選項錯誤。故選：A3.如圖，保持F的方向豎直向上不變，將桿由A位置勻速轉(zhuǎn)動到B位置，在這個過程中F將（▲）A.先變大后變小B.始終變大C.始終變小D.始終不變【答案】D【解析】【分析】本題考查了學(xué)生對杠桿平衡條件的了解和掌握，能畫出杠桿在B位置的力臂并借助三角形相似確定力臂關(guān)系是本題的關(guān)鍵?！驹斀狻咳鐖D，杠桿在A位置，因為杠桿平衡，所以F×OA=G×OC,所以F=；杠桿在B位置，OA′為動力臂，OC′為阻力臂，阻力不變?yōu)镚,因為杠桿平衡，所以F′×OA′=G×OC′,所以F′=。如圖，因為ΔOC′D∽ΔOA′B,所以O(shè)C′:OA′=OD:OB,因為OD:OB=OC:OA,所以O(shè)C′:OA′=OC:OA,所以F′=,G==F,由此可知當杠桿從A位置勻速提到B位置的過程中，力F的大小不變。故選：D4.重為G的均勻木棒豎直懸于0點，在其下端施一水平拉力F,讓棒緩慢轉(zhuǎn)到圖中虛線所示位置。在轉(zhuǎn)動的過程中（▲）A.動力臂逐漸變大B.阻力臂逐漸變小C.動力F逐漸變大D.動力F逐漸減小【答案】C【解析】先確定阻力臂、動力臂的變化，然后根據(jù)杠桿平衡的條件（動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂）分析動力的變化．【分析】知道杠桿平衡的條件，會熟練應(yīng)用杠桿平衡的條件分析問題解決問題是關(guān)鍵．【詳解】（1）杠桿在轉(zhuǎn)動的過程中符合杠桿平衡的條件，即阻力為硬棒的重力，大小不變，硬棒在豎直位置時，重力的力臂為0，轉(zhuǎn)過θ角后，重力力臂（阻力臂）逐漸增大，故B錯；（2）當硬棒在豎直位置時，F(xiàn)的力臂是杠桿的長度，且力臂最長，當杠桿轉(zhuǎn)過θ后，力與杠桿不再垂直，所以動力臂變小，故A錯；根據(jù)杠桿平衡的條件可得，阻力與阻力臂的乘積增大，而動力臂減小，所以動力逐漸增大，故D錯誤，C正確。故選：C5.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，則能描述測力計示數(shù)F與θ關(guān)系的圖像是（▲）ABCD【答案】B【解析】【分析】【詳解】當測力計和杠桿的角度從0度逐漸增加到90度時，動力臂越來越大，動力越來越小，當測力計和杠桿垂直時，此時動力臂最大，動力最小，當測力計和杠桿的角度從90度逐漸增加到180度時，角度越大，動力臂越小，動力越大。故選：B6.如圖所示，均勻木棒AB長為1m,水平放置在0、0′兩個支點上。已知AO、O′B長度均為0.25m。若把B端豎直向上稍微抬起一小段距離，至少需要用力20N；若把B端豎直向下稍微下壓一小段距離，則至少需要用力（▲）A.20NB.40NC.60ND.80N【答案】C【解析】從B端豎直向上稍微抬起一點距離時，可將桿AB看作一個以O(shè)為支點，B處拉力為動力、桿自重為阻力的杠桿；利用杠桿的平衡條件可求出木棒平衡方程；而將B端豎直向下壓下時，支點為O′，則可根據(jù)杠桿的平衡條件列可列出方程，聯(lián)立則可解得壓力大小?！痉治觥勘绢}的關(guān)鍵在于明確在B端施加的動力方向不同時，相應(yīng)的支點也會改變；故準確找出對應(yīng)的支點是突破本題的關(guān)鍵?！驹斀狻吭O(shè)木棒的重心為C，由于木棒質(zhì)地均勻，則C為AB的中點；已知AB=1m，AO=O′B=0.25m，所以O(shè)C=O′C=0.25mF1×OB=G×OC，代入數(shù)據(jù)，得：20N×（1m-0.25m）=G×0.25m從B端豎直向下壓木棒時，桿杠CO′B以O(shè)′為支點，則：G×O′C=F2×O′B，即：G×0.25m=F2×0.25m，即F2×0.25m=20N×（1m-0.25m）解得，F(xiàn)2=60N故選：C7.如圖所示，在寬為BC=30cm的小方凳上平行放一輕質(zhì)木棒，木棒左端A處懸掛物體甲，右側(cè)懸掛物體乙，使木棒能水平靜止。當把懸掛物體乙的細繩移至E點，木棒恰好順時針轉(zhuǎn)動。已知AB=20cm,則要使得木棒能水平靜止，懸掛物體乙的細繩可移動范圍DE的長度為（▲）A.70cmB.90cmC.80cmD.100cm【答案】B【解析】由圖可知，當把懸掛乙的細繩移至E點時，木棒恰好將順時針轉(zhuǎn)動，此時支點為C,根據(jù)杠桿的平衡條件求出CE的長度；當支點位于B點且木棒恰好將逆時針轉(zhuǎn)動時，懸掛乙的細繩移至D點，根據(jù)杠桿的平衡條件求出CD的長度，CE的長度和CD的長度之差即為木棒能水平靜止懸掛乙的細繩可移動范圍DE長度?！痉治觥勘绢}考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用，分清恰好向左或向右轉(zhuǎn)動時的支點是關(guān)鍵。【詳解】當把懸掛乙的細繩移至E點時，木棒恰好將順時針轉(zhuǎn)動，此時支點為C,由杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可得，G甲（LAB+LBc）=G乙LCE,則LCE=×（20cm+30cm）=100cm；當支點位于B點且木棒恰好將逆時針轉(zhuǎn)動時，懸掛乙的細繩移至D點，由杠桿的平衡條件可得，G甲LAB=G乙（LBC+LCD）,則LCD=（LAB-LBC）=×20cm-30cm=10cm,所以，要使木棒能水平靜止懸掛乙的細繩可移動范圍DE長度：LDE=LCE-LCD=100cm-10cm＝90cm。故ACD不正確，B正確。故選：B8.如圖為一拉桿旅行箱的示意圖，將其視為杠桿，0為支點，B為重心，BC為豎直方向，A為拉桿端點，已知圖中在A點沿圖示方向施加動力F=100N,箱子靜止，OA為120cm,OC為24cm。（1）箱子重▲N。（2）使拉桿箱在圖示位置靜止的最小動力為▲N。（3）為了使拉桿箱在圖示位置靜止的最小動力變小，常把箱內(nèi)較重物品▲0點擺放（填“遠離”或“靠近”）?！敬鸢浮浚?）250；（2）50；（3）靠近【解析】【分析】【詳解】略9.如圖所示，小王想利用杠桿平衡條件測量質(zhì)量分布均勻的刻度尺的質(zhì)量m,已知刻度尺長度為30cm。圓柱形鉛筆放在刻度尺和桌面之間，左端P為一個20g的砝碼（體積忽略不計），位于刻度尺左端的“0”刻度線上。如圖所示的狀態(tài)下，應(yīng)該▲（填“順時針”或“逆時針”）轉(zhuǎn)動鉛筆使尺子水平平衡。當鉛筆接觸到9cm的刻度處時，尺子繞鉛筆在水平位置附近等幅擺動。則尺子質(zhì)量m為▲g?！敬鸢浮磕鏁r針；30【解析】由圖可知，要使尺子在水平位置平衡，尺子應(yīng)該向左移動；尺子水平平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件求出尺子的質(zhì)量?！痉治觥看祟}結(jié)合實例考查了對杠桿的平衡條件的理解與應(yīng)用，得出杠桿平衡公式是解題的關(guān)鍵。【詳解】由圖可知，此時以鉛筆為杠桿的支點，右端下沉，為了使刻度尺在水平位置平衡，應(yīng)增大砝碼壓力的力臂，減小刻度尺的重力的力臂，故應(yīng)逆時針轉(zhuǎn)動鉛筆使尺子水平平衡；設(shè)尺子的質(zhì)量為m,尺子水平平衡時，由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可得：m1gL1+L1=mg×（L-L1）,即：0.02kg×10N/kg×0.09m+0.3m×10N/kg××0.09m=0.7m×10N/kg××(0.3m-0.09m）,解得：m=0.03kg=30g。故答案為：逆時針；3010.如圖所示，10m長的勻質(zhì)平板的中點能繞固定的支點轉(zhuǎn)動，平板與水平地面的夾角為30°,在板上站兩位同學(xué)。已知40kg的同學(xué)甲位于板的中點，60kg的同學(xué)乙位于板的左端?，F(xiàn)他倆均以0.2m/s的速度同時向右移動，▲s后平板開始轉(zhuǎn)動；同學(xué)乙在這一過程中克服自身重力做功的功率為▲W。（g取10N/kg）【答案】15；60【解析】【分析】【詳解】略11.圖甲是小區(qū)內(nèi)的健身器械坐拉器，圖乙是結(jié)構(gòu)模型圖。坐在座椅上的人，用力向下拉動手柄A時，操作桿AB會繞著轉(zhuǎn)軸O1,轉(zhuǎn)動，連桿BD拉動桿O2C繞轉(zhuǎn)軸O2轉(zhuǎn)動，將座椅向上抬起。圖乙中O1A:O1B=6:1,O2C:O2D=2:1,此時AB桿處于水平位置，BD桿垂直于桿AB和O2C,BD桿對AB和O2C桿的拉力均沿著BD。某同學(xué)想估算坐在坐拉器上抬起自己的拉力大小。若手臂對手柄A的拉力方向和人的重力方向在同一直線，忽略坐拉器的自重、轉(zhuǎn)動時的摩擦和座椅的尺度。（1）杠桿AO1B可視作一種▲杠桿（填“省力”或“費力”）。（2）若該同學(xué)的質(zhì)量為50kg,此時他讓自已保持在圖乙的狀態(tài)，需要對手柄A施加豎直向下的拉力為多大？【答案】（1）省力；（2）需要對手柄A施加豎直向下的拉力為125N【解析】（1）根據(jù)動力臂和阻力臂的長度大小關(guān)系判斷杠桿的分類；（2）對于杠桿AO1B來說，人的拉力FA是動力，而BD對它的力FB是阻力，利用杠桿的平衡條件列出平衡公式；對于杠桿O2DC來說，人的體重與A點的拉力F′A的差就是阻力，作用在D點的力FD是動力，根據(jù)平衡條件得到平衡公式；根據(jù)相互作用力的規(guī)律可知，F(xiàn)B=FD、FA=FA′,最后求解即可?！痉治觥勘绢}以生活的健身器材為情景，主要考查杠桿平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是杠桿模型的建立，兩次利用杠桿平衡條件即可正確解題，有一定的