2023年中考物理考前20天终极冲刺(知识点+中考回顾+名师押题):杠杆
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1、杠杆了解什么是杠杆;理解杠杆的五要素;掌握杠杆平衡的计算方法;掌握杠杆的分类;理解杠杆在生活中的应用。【知识网络】【考点梳理】考点:杠杆1. 定义:一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。2. 杠杆的五要素:(1)支点:杠杆绕着转动的点,即图中的O点.(2)动力:使杠杆转动的力,即图中的F1。(3)阻力:阻碍杠杆转动的力,即图中的F2。(4)动力臂:从支点到动力作用线的距离,即图中的。(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离,即图中的。3. 杠杆的平衡:静止或匀速转动4. 杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂,用字母表示为:;杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的,而是由它们的乘积来决定的
2、。5. 杠杆分类:(1)省力杠杆:,F1F2。这类杠杆的特点是动力臂大于阻力臂,平衡时动力F1小于阻力F2,即用较小的动力就可以克服较大的阻力。但是实际工作是动力移动的距离却比阻力移动的距离大,即要费距离。如撬起重物的撬棒,开启瓶盖的起子、铡草用的铡刀等,都属于这一类杠杆。(2)费力杠杆:,F1F2。这类杠杆的特点是动力臂小于阻力臂,平衡时动力F1大于阻力F2,即要用较大的动力才能克服阻力完成工作,但它的优点是杠杆工作时,动力移动较小的距离就能使阻力移动较大的距离。使工作方便,也就是省了距离。如缝纫机踏板、挖土的铁锨、大扫帚、夹煤块的火钳,这些杠杆都是费力杠杆。(3)等臂杠杆:=,F1=F2。
3、这类杠杆的动力臂等于阻力臂,平衡时动力F1等于阻力F2,工作时既不省力也不费力,如天平、定滑轮就是等臂杠杆。6. 力臂的画法:(1)明确支点,用O表示 ;(2)通过力的作用点沿力的方向画一条直线;(3)过支点O作该力的作用线的垂线;(4)用两头带箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段,写上相应的字母(或)。真题回眸1(2022江苏常州统考中考真题)为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”,农业专家自制轻质拔草器,如图所示,将拔草器左下端的叉子插入植株根部,用手对拔草器施力,可将植株连根拔起。若拔同一植株,手施力最小的是()ABCD【答案】C【详解】杠杆平衡条件。根据题意可知阻力大小是不变的,要让动力
4、最小,应该使尽量小,尽量大。根据图示最小,垂直于杠杆,的长度最大的,C符合题意,ABD不符合题意。故选C。2(2022内蒙古包头统考中考真题)如图所示,轻质杠杆OB可绕O点转动,OA=AB,在A点悬挂物体,在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡,拉力为F。下列说法正确的是()AF的大小为物重的2倍B物重增加5N,F的大小也增加5NC物体悬挂点右移,拉力F会增大D将F改为沿图中虚线方向,拉力F会减小【答案】C【详解】A由图可知,OA=AB,阻力的力臂为动力力臂的一半,根据杠杆的平衡条件可知由于 ,拉力F的大小为物重的二分之一,故A错误;B若物重增加5N,根据杠杆的平衡条件可知,F的变化量为,
5、根据杠杆平衡条件可知,解得,故B错误:C当悬挂点右移时,阻力不变,阻力臂变大,动力臂不变,则动力F将变大,故C正确;D保持杠杆在水平位置平衡,将拉力F转至虚线位置时,拉力的力臂变小,因为阻力与阻力臂不变,由杠杆的平衡条件可知,拉力变大,故D错误。故选C。3(2022江苏淮安统考中考真题)如图所示,用力打开夹子过程中,标注的夹子支点、动力、阻力正确的是()ABCD【答案】A【详解】根据杠杆的支点定义可知夹子中间的轴的位置是支点,手作用的点为动力作用点,动力的方向向下,阻力的作用点为支点左端弹性铁圈与夹子接触的位置,阻力的方向向下,故A符合题意。故选A。4(2022西藏统考中考真题)杠杆在生活中无
6、处不在,下图所示工具在使用过程中属于费力杠杆的是()A 铁皮剪B 定滑轮C 钳子D 船桨【答案】D【详解】A铁皮剪的动力臂大于阻力臂,所以铁皮剪是省力杠杆,故A不符合题意;B定滑轮相当于等臂杠杆,使用定滑轮不省力,故B不符合题意;C钳子的动力臂大于阻力臂,所以钳子是省力杠杆,故C不符合题意;D船桨的动力臂小于阻力臂,所以船桨是费力杠杆,能省距离,故D符合题意。故选D。5(2022江苏盐城统考中考真题)如图是小华做“探究杠杆平衡条件”实验时的情形,下列操作能使杠杆在水平位置平衡的是()A增加钩码的个数B向左调节平衡螺母C向右移动钩码的位置D减小弹簧测力计的拉力【答案】C【详解】如图,杠杆向左倾斜
7、,说明左侧钩码对杠杆的拉力与力臂的乘积,大于右侧拉力与力臂的乘积;A增加左侧钩码个数,左侧的力臂不变,力变大,力与力臂的乘积变大,根据可知,杠杆不会平衡,故A不符合题意;B在实验的过程中,不能通过调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡,故B不符合题意;C将左侧钩码向右移动,左侧的力不变,力臂变小,则左侧力与力臂的乘积变小,会使杠杆平衡,故C符合题意;D减小弹簧测力计的拉力,右侧的力臂不变,力变小,力与力臂的乘积变小,杠杆不会平衡,故D不符合题意。故选C。6(2022辽宁营口统考中考真题)图甲是自行车的手闸,其中ABO部分可视为一种杠杆,其简化示意图如图乙所示,O为支点,F2为阻力,请在图乙中画出:(
8、1)作用在A点的最小动力F1及其力臂;(2)阻力F2的力臂。【答案】【详解】(1)由杠杆平衡条件可知,当阻力与阻力臂乘积一定时,动力臂越长,动力越小,图中O为支点,因此OA作为动力臂最长;动力方向应该向下,过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图。(2)从支点O作阻力F2作用线的垂线,支点到垂足的距离为阻力臂,如图所示:7(2022四川攀枝花统考中考真题)如图所示,轻质杠杆OA可绕O点在竖直平面内转动,请在图示位置画出小球所受重力G和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图,并简述F的作图依据。【答案】【详解】过小球的重心沿竖直向下的方向画出重力的示意图,由杠杆的平衡条件可知,在阻力跟阻力臂的乘积
9、一定时,动力臂越长,动力越小;由图可知,O点距离A点是最远的,故OA为力臂时,力是最小的,过端点A做垂直OA向上的力,如图所示:8(2022江苏苏州统考中考真题)在图中画出杠杆的阻力臂l,并在A点画出使杠杆静止在图示位置的最小力F;【答案】【详解】由图可知,O为支点,重物向下拉杠杆的力为阻力,则过支点做阻力作用线的垂线段即为阻力臂l;由杠杆平衡条件可知,在阻力、阻力臂一定时,动力臂越大,动力越小。最小力F作用在A点,当OA为F的力臂时,力臂最长,此时力F最小,且F的方向垂直杠杆向上,从A点垂直OA向上画出F的示意图,如图所示:9(2022辽宁丹东统考中考真题)西游记中的孙悟空形象深受人们喜爱。
10、如图甲所示,孙悟空肩上的金箍棒可看做杠杆,其简图如图乙。图中,O为支点,O为金箍棒重心位置,A为动力F的作用点。请在图中画出:(1)金箍棒所受重力的示意图;(2)作用在A点的最小动力F的示意图及其力臂l。【答案】【详解】金箍棒的重心在O点,重力的方向总是竖直向下,重力的示意图如图所示;以O点为支点,在A处用力最小,则其力臂最大,最大值为OA,则最小动力F的方向垂直OA,及其力臂l,如图所示:10(2022辽宁丹东统考中考真题)“探究杠杆的平衡条件”实验。(1)如图甲所示,杠杆处于静止状态。为方便测量_,应向_(选填“左”或“右”)调节螺母,使杠杆在水平位置平衡;(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩
11、码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡。设右侧钩码对杠杆施的力为动力,左侧钩码对杠杆施的力为阻力;测出杠杆平衡时的动力臂和阻力臂;把、的数据填入表格中。改变动力和动力臂的大小,相应调节阻力和阻力臂,再做几次实验,实验数据如下表所示;次数动力动力臂阻力阻力臂分析表中的数据得到杠杆的平衡条件:_用、表示;(3)如图乙所示,在_(选填“A”、“B”或“C”)点竖直_(选填“向上”或“向下”)拉时,可使杠杆保持水平位置平衡,此时杠杆属于省力杠杆;(4)在完成实验后,小辉利用杠杆平衡条件完成了老师提出的问题。如图丙所示,轻质杠杆可绕点转动,它的中点挂有的重物,在杠杆右端用竖直向上的力_N,可使杠杆
12、在水平位置平衡。【答案】 力臂 右 A 向上 【详解】(1)12实验前为方便测量力臂,应将杠杆调节到水平位置平衡,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,右端偏高,这时应将平衡螺母向右端调节。(2)3分析表中的实验数据,发现:动力动力臂阻力阻力臂,用、和分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂,杠杆平衡条件可表示为(3)45要使杠杆属于省力杠杆,则动力臂应大于阻力臂,所以应该选择在A点施加向上的力。(4)6根据,可得11(2022湖北黄冈统考中考真题)由我国自主研制、体现中国力量与中国速度的大国重器,世界首台千吨级运、架一体机“昆仑号”,可为高铁、道路桥梁的建设高效铺设箱梁。某次架桥
13、时,要将一段重为1.0107N的箱梁运到铺设位置。(1)当箱梁静止在水平桥面时,箱梁与桥面的接触面积为200m2,求箱梁对桥面的压强;(2)工作时,“昆仑号”将箱梁自桥面竖直向上提升0.6 m,固定好后,载着箱梁水平向前运动了30m。求此过程中克服箱梁所受重力做的功;(3)如图所示,“昆仑号”将箱梁运到桥墩A、B之间的正上方时水平静止。图中l1表示MN的水平距离,l2表示ON的水平距离,G表示“昆仑号”与箱梁受到的总重力(不包括轮车A受到的重力)、其重心在O点,F表示桥墩B上的支腿对“昆仑号”竖直向上的支持力。请推导支持力F的表达式(用字母表示)。【答案】(1)5104pa;(2)6106J;
14、(3)【详解】(1)根据公式可得。箱梁对地面的压强为(2)根据重力做功的公式W=Gh可得,克服重力做的功为W=Gh=1.0107N 10N/kg=6106J(3)根据杠杆平衡的原理可知F l1G(l1l2),答:(1)箱梁对桥面的压强为5104pa;(2)此过程中克服箱梁所受重力做的功为6106J;(3)支持力F的表达式。12(2022北京统考中考真题)俯卧撑是一项常见的健身项目,采用不同的方式做俯卧撑,健身效果通常不同。图23甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境,她的身体与地面平行,可抽象成如图23乙所示的杠杆模型,地面对脚的力作用在O点,对手的力作用在B点,小京的重心在A点。
15、已知小京的体重为750N,OA长为1m,OB长为1.5m。(1)图23乙中,地面对手的力F1与身体垂直,求F1的大小;(2)图24所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境,此时她的身体姿态与图23甲相同,只是身体与水平地面成一定角度,栏杆对手的力F2与他的身体垂直,且仍作用在B点。分析并说明F2与F1的大小关系。【答案】(1)500N;(2)【详解】解:(1)如图1所示,O为支点,重力的力臂为l,F1的力臂为l根据杠杆平衡条件F1l=Gl,可得(2)小京手扶栏杆时抽象成的杠杆模型如图2所示,O为支点,重力的力臂为l,F2的力臂为l根据杠杆平衡条件F2l=Gl,可得,由图可知ll,l=l,所
16、以F2F113(2022四川达州统考中考真题)某兴趣小组设计了一个水塔水位监测装置,图甲是该装置的部分简化模型,轻质硬杆AB能绕O点无摩擦转动,AOOB=23,物体N是一个不吸水的柱体,打开阀门,假定水的流量相同,物体M对压力传感器的压强p与水流时间t的关系如图乙所示,t2时刻装置自动报警,t3时刻塔内水流完,杠杆始终在水平位置平衡。已知正方体M的密度为6103kg/m3,棱长为0.1m,悬挂物体M、N的轻质细绳不可伸长,g取10N/kg,水=1.0103kg/m3,单位时间内水通过阀门处管道横截面的体积为水的流量,求:(1)物体M的重力大小;(2)t1时刻杠杆A端所受拉力大小;(3)物体N的
17、密度。【答案】(1)60N;(2)30N;(3)1.5103kg/m3【详解】解:(1)由题意可知,物体M的密度为M=6103kg/m3,物体M的体积为VM=(0.1m)3=110-3m3故由可得,物体M的质量为mM=MVM=6103kg/m3110-3m3=6kg故由G=mg可得,物体M的重力大小为GM=mMg=6kg10N/kg=60N(2)由图乙可知,t1时刻物体M对压力传感器的压强为p=4000Pa,故由可得,物体M对压力传感器的压力为F压=pSM=4000Pa(0.1m)2=40N因物体M对压力传感器的压力F压与压力传感器对物体M的支持力F支是一对相互作用力,大小相等,故可知压力传感
18、器对物体M的支持力为F支=F压=40N对物体M受力分析可知,物体M受到向下的重力GM,向上的压力传感器的支持力F支和绳子的拉力F,物体M处于受力平衡状态,由力的平衡可得GM=F支+F解得B端绳子的拉力为F=GM-F支=60N-40N=20N杠杆在水平位置平衡时,由杠杆的平衡条件可得FOA=FOB解得t1时刻杠杆A端所受拉力大小为(3)由图乙可知,随着时间的增加,水塔内的水逐渐减少,t1时刻开始,物体N开始露出水面,此时杠杆A端所受拉力逐渐增大,由杠杆的平衡条件可知,此时杠杆B端所受拉力也逐渐增大,则物体M对压力传感器的压力逐渐减小,故物体M对压力传感器的压强也逐渐减小,t2时刻,物体N恰好完全
19、露出水面,此时水面位于物体N的下边缘,杠杆A端所受拉力最大,则此时杠杆B端所受拉力也最大,物体M对压力传感器的压强最小,为0,t3时刻,塔内水流完,此时物体M对压力传感器的压强仍为0,物体N完全露出水面时,此时杠杆A端所受拉力FA等于物体N的重力GN,因此时物体M对压力传感器的压强为零,故可得此时杠杆B端所受拉力FB等于物体M的重力GM,由杠杆的平衡条件可得GNOA=GMOB解得物体N的重力为由(2)中可得,t1时刻杠杆A端所受拉力大小为FA=30N,由称重法可得,此时物体N所受浮力为F浮=GN-F=90N-30N=60N因此时物体N完全浸没在水中,故由F浮=液gV排可得,物体N的体积为故由可
20、得,物体N的密度为答:(1)物体M的重力大小为60N;(2)t1时刻杠杆A端所受拉力大小为30N;(3)物体N的密度为1.5103kg/m3。14(2022湖北武汉统考中考真题)我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者号载人潜水器的海试现场。(1)潜水器的前边固定着一个采样篮,里面放着海底沉积物采样器等工具,采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂,其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示,它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成,C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时,会带动金属杆AB绕着O点转动,金属杆B端就会向上提或向下
21、压采样器;请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时,采样器对金属杆AB的力的示意图;若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm,OB的长是72cm,这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N,玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时,则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa?(不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力)(2)总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后,会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全,科学家们在设计“奋斗者”号时,可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”,即
22、让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t。体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体,则此时潜水器受到的浮力是多少N?浮力比重力大多少N?【答案】(1),2105Pa;(2)3.57105N,1.5104N【详解】解:(1)水平金属杆的B端竖直向下压采样器时,根据力的作用是相互的,采样器对杠杆有一个竖直向上的力,其大小为F,故如图所示:(2)根据勾股定理可知该三角形是直角三角形,AC为斜边,根据三角形的面积公式可知,液压杆AC对水平金属杆A端拉力的力臂金属杆B端对采样器的压力圆环形管口对海底沉积物产生的压强(3)潜水器处于悬浮状态,总浮力为潜水器
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