2025年中考物理專項復(fù)習(xí)核心考點講解匯編專題11 杠桿的平衡條件 動態(tài)平衡 最小力分析（原卷版）

專題11杠桿的平衡條件動態(tài)平衡最小力分析知識點一、杠桿五要素杠桿①定義：一根硬棒，在力的作用下如果能夠繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫杠桿。②杠桿五要素：支點O：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點；動力F1：使杠桿轉(zhuǎn)動的力；阻力F2：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力；動力臂l1：支點到動力作用線的距離；阻力臂l2：支點到阻力作用線的距離。知識點二、杠桿的平衡條件靜態(tài)平衡動態(tài)平衡①杠桿平衡：當(dāng)有兩個力或幾個力作用在杠桿上，若杠桿保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動，則杠桿平衡。②平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂即F1L1=F2L2類型一、動力F1始終垂直杠桿：物體在F1作用下逆時針轉(zhuǎn)動力臂的動態(tài)變化：力臂的靜態(tài)對比：結(jié)論：F1始終垂直杠桿時：L1不變，L2變大，由杠桿的平衡條件可得F1=F2×L2/L1，故F1變大。類型二、動力F1始終水平向右：物體在F1逆時針轉(zhuǎn)動力臂的動態(tài)變化：力臂的靜態(tài)對比：結(jié)論：F1始終水平向右時：L1變小，L2變大，由杠桿的平衡條件可得F1=F2×L2/L1，故F1變大。類型三、動力F1始終豎直向上：物體在F1作用下逆時針轉(zhuǎn)動臂的動態(tài)變化：力臂的靜態(tài)對比：結(jié)論：F1始終豎直向上時：L1變大，L2變大，直接代入杠桿平衡條件無法判斷，須轉(zhuǎn)化：由△OAC∽△OBD得：OC/OD=OA/OB=L2/L1，代入杠桿平衡條件得：F1=F2×L2/L1=F2×(OA/OB)，故F1不變。知識點三、杠桿最小力分析(1)根據(jù)杠桿平衡條件，阻力、阻力臂一定時，要使動力最小，則須使動力臂最長，連接杠桿支點和動力作用點所得線段，即為最長動力臂。(2)具體步驟:①確定杠桿中支點和動力作用點的位置②連接支點與動力作用點，得到最長線段③經(jīng)過動力作用點做出與該線段垂直的直線④)根據(jù)杠桿平衡原理，確定使杠桿平衡的動力方向（2023?北京）如圖是小強(qiáng)利用器械進(jìn)行鍛煉的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，OA：OB＝3：2，在桿A端用細(xì)繩懸掛重為300N的配重，他在B端施加豎直方向的力F1，桿AB在水平位置平衡，此時他對水平地面的壓力為F2。為了鍛煉不同位置的肌肉力量，他將固定點移動到A端，桿AB可繞端點A在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，配重懸掛在O點，在B端施加豎直方向的力使桿AB在水平位置再次平衡，此時，他對水平地面的壓力為F3，壓強(qiáng)為p。已知小強(qiáng)重為650N，兩只腳與地面接觸的總面積為400cm2，不計桿重與繩重，下列判斷正確的是（）A．F1為200N B．F2為1100N C．F3為830N D．p為11750Pa（2023?蘭州）建筑工地上，工人利用杠桿提起重物。如圖所示，杠桿AOB在豎直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知OA：OB＝3：1，物體的重力為1600N，與地面的接觸面積為400cm2，此時物體對水平地面的壓強(qiáng)為2.5×104Pa。若工人的重力為700N，則工人對地面的壓力為N，工人最多能拉起N的重物（杠桿與繩的自重、轉(zhuǎn)軸上的摩擦均不計）。（2023?安徽）如圖1，爸爸和小紅坐在蹺蹺板的兩側(cè)，在水平位置保持平衡。將其簡化成圖2所示的杠桿，不計杠桿自重的影響，若小紅的質(zhì)量為15kg，則爸爸的質(zhì)量為kg。（2023?鞍山）圖甲是一種常用的移動指示牌，圖乙是它的模型，圖丙是被風(fēng)刮倒的指示牌，請在圖丙中畫出：將指示牌扶起的最小力及其力臂。（2023?成都）植樹節(jié)當(dāng)天，學(xué)校初二年級開展植樹活動。同學(xué)們分工合作，如圖甲，小高正在用鐵鍬鏟土。將鐵鍬視為杠桿，O為支點，請在圖乙中畫出：（1）手在A處施加的最小動力F的示意圖；（2）F的力臂L。（2023?亭湖區(qū)校級一模）我國民俗活動豐富多彩，立夏時節(jié)，有的地方會給孩子稱體重，如圖1所示，祈求孩子健康成長，俗稱“立夏秤人”。如圖2，小孩和籃子的總質(zhì)量為15kg，調(diào)整秤砣的位置，使桿秤處于水平平衡狀態(tài)（忽略繩重和桿重），此時OA＝2cm，OB＝12cm。下列說法正確的是（）A．若換稱質(zhì)量較大的孩子，當(dāng)秤桿水平平衡后，秤砣的懸掛點在B點左邊 B．該秤砣的質(zhì)量為3kg C．該桿秤的刻度是均勻的 D．換用質(zhì)量更大的秤砣，稱的質(zhì)量偏大（2023?南開區(qū)二模）如圖是《天工開物》中記載的在井上汲水的桔槔，它的前端系一個木桶，木桶裝滿水后，人豎直向上拉掛木桶的繩子，通過橫桿的作用，后端的配重物下降，可以使裝有水的木桶勻速上升（假設(shè)在上升過程中，水沒有灑落）。下列說法正確的是（）A．圖中橫桿的支點距離地面約9m B．上升過程中木桶和水的動能增大 C．人未拉繩時，自然站立對地面的壓強(qiáng)約為1.8×103Pa D．為了減小人向上提水時所需的拉力，應(yīng)將配重遠(yuǎn)離支點（2023?長春模擬）如圖兩杠桿都處于平衡狀態(tài)。圖甲所示輕質(zhì)塑料袋裝滿了體積不同的兩種不同液體M、N，圖乙所示是體積相同但密度不同的金屬P、Q。則（）A．M的密度大于N B．M的質(zhì)量大于N C．P的密度大于Q D．P的質(zhì)量大于Q（2023?墨玉縣二模）如圖所示，手持彈簧測力計豎直向上拉，拉力過輕質(zhì)杠桿上的A點，使杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，此時測力計的示數(shù)為F1。若將彈簧測力計移到C點（未標(biāo)出），彈簧測力計仍豎直向上拉，使杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，此時測力計的示數(shù)為F2。若F1：F2＝2：3，AC的長度為12cm，則OC的長度為（）A．6cm B．12cm C．18cm D．24cm（2023?盱眙縣一模）小軍利用如圖所示的裝置測量某液體的密度ρ，他將同種材料制成的甲、乙兩物塊分別懸掛在輕質(zhì)硬桿AB的兩端，把甲浸沒在待測液體中，調(diào)節(jié)乙的位置到C處時，硬桿AB恰好水平平衡。已知：OC＝2OA，甲、乙的體積比為13：2，甲、乙兩物塊的密度為2.6g/cm則下列說法中正確的是（）A．ρ＝0.8×103kg/m3 B．ρ＝1.0×103kg/m3 C．ρ＝1.8×103kg/m3 D．ρ＝2.6×103kg/m3（2023?根河市校級二模）如圖所示，O為杠桿AB的支點，B點掛一重物G，若在A點分別施加F1、F2、F3、F4四個力，其中能使杠桿在水平位置平衡的最小的力是（）A．F1 B．F2 C．F3 D．F4（2023?和平區(qū)二模）物理學(xué)的許多概念來自于生產(chǎn)生活，人們對力的認(rèn)識也是從日常生活開始的。下列對力學(xué)知識認(rèn)識正確的是（）A．微小壓強(qiáng)計是利用連通器原理工作的 B．雞蛋碰碗，蛋破了而碗不破，說明蛋受到碗施加的力大于碗受到蛋施加的力 C．探究“重力與質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，使彈簧測力計的彈簧伸長的力與鉤碼的重力是相互作用力 D．為使杠桿在水平位置平衡，在B點施加的最小力應(yīng)該沿BM方向（2023?薛城區(qū)二模）為了拔除外來入侵物種“一枝黃花”，農(nóng)業(yè)專家自制輕質(zhì)拔草器，如圖所示，將拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手對拔草器施力，可將植株連根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是（）A． B． C． D．（2022?常州模擬）如圖所示，O為支點，中間掛一個重物G，如果在杠桿另一端A加一個力F，欲使杠桿水平平衡時所用的力最小，則這個力（）A．應(yīng)沿AB方向 B．應(yīng)沿AC方向 C．應(yīng)沿AD方向 D．可沿任意方向（2022?興寧區(qū)校級三模）如圖甲所示是教室里的學(xué)生座椅，圖乙是它的側(cè)面圖，若從圖乙中的B、C、D、E四點中選擇一點施加一個力F使座椅繞A點開始逆時針轉(zhuǎn)動。其中最省力的施力點是（）A．B點 B．C點 C．D點 D．E點（2024?濟(jì)南模擬）同學(xué)們在體育課上做仰臥起坐，前半段是背部由平躺地面變成脊柱彎曲，后半段是上半身完全離開地面。（1）仰臥起坐時，人體可看成杠桿模型，O為支點，肌肉的拉力F為動力。從平躺至坐起的過程中，運動員肌肉所施加的動力變化情況是（填“變大”“變小”或“不變”）。（2）同學(xué)們可以改變仰臥起坐的快慢，來控制體育鍛煉的效果，從科學(xué)角度分析，其實質(zhì)是改變的大小。（2023?海陵區(qū)校級二模）江陰市某學(xué)校在操場上舉辦秋季運動會的開幕式。入場時，小明豎直舉著九（2）班的班牌走在最前列，如圖所示。若勻速前進(jìn)時，班牌受到水平向后風(fēng)的阻力為10N，作用在A點。若將班牌視為杠桿，AC間的距離是BC間距離的3倍。她將圖中B點作為支點，手對另一點施加的力為N，這個力的方向是水平（選填“向前”或“向后”）。若她將圖中C點作為支點，手對另一點施加的力為N。（2023?宿城區(qū)二模）如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA的中點處懸掛重為110N的物體，在A端施加一豎直向上的力F，杠桿在水平位置平衡，則力F的大小為N。保持F的方向始終與OA垂直，將杠桿從A位置勻速提升到B位置的過程中，力F的力臂將（選填“變大”“變小”或“不變”，下同），力F的大小將。（2023?海安市校級一模）如圖是使用手機(jī)和自拍桿自拍時的示意圖，自拍桿可以看作是一個（選填“省力”或“費力”）杠桿（O為支點），已知自拍桿長1m（質(zhì)量忽略不計），手機(jī)對桿豎直向下的作用力F2＝3N，圖中L1＝10cm、L2＝80cm，則手垂直于桿的動力F1＝N，拍攝需要伸長自拍桿時，若保持F1的作用點、方向及支點位置不變，則F1大小將。（2023?澧縣三模）在學(xué)校假期的模型設(shè)計比賽中，小華制作的如圖斜拉索大橋模型，她用長30cm、重5N的質(zhì)地均勻分布的木條OA做橋面，立柱GH做橋塔。OA可繞O點轉(zhuǎn)動，A端用細(xì)線與GH上的B點相連，若保持橋面水平，細(xì)線對OA的拉力F＝N；將細(xì)線一端的固定點由B點改至C點，拉力F的大小變化情況是，由此小華初步了解到大橋建造很高橋塔的好處。（2023?廬陽區(qū)校級一模）研究物理問題時，常需要突出研究對象的主要因素，忽略次要因素，將其簡化為物理模型。如圖所示，一輛兩軸貨車正在水平地面上設(shè)置的某種電子地磅秤上稱重，先讓貨車前輪單獨處于電子地磅秤上，其示數(shù)為5t，前輪駛離電子地磅秤，再讓后輪單獨處于電子地磅秤上，其示數(shù)為6t，國家規(guī)定兩軸貨車限載車貨總質(zhì)量為12t，請你通過杠桿知識計算分析該貨車是否超載。（假設(shè)汽車重心位置不變）（2023?安徽模擬）圖甲為小陽舉著啞鈴的前臂骨骼，可將其視為如圖乙所示的杠桿，不計前臂自重，小陽的肱二頭肌能施加的最大拉力F＝600N，OA：AB＝1：5，若小陽利用最大質(zhì)量的啞鈴進(jìn)行鍛煉，1min內(nèi)可舉起啞鈴30次，每次將啞鈴舉高20cm。求：（1）小陽平時鍛煉時最大能舉起啞鈴的質(zhì)量。（2）小陽對啞鈴做功的功率。（2023?雙峰縣一模）如圖所示，小明為了熟練掌握老師講解的物理知識，自制了一輕質(zhì)杠桿，把一邊長為10cm、重60N的正方體G1用細(xì)繩拴在杠桿一端的A點，OA＝20cm；把重為20N的G2放在杠桿另一邊的C點，OC＝10cm，此時杠桿水平平衡；后用一水平拉力F＝2N，使G2勻速向右運動，經(jīng)過12.5s后，可使G1對地面的壓力恰好為0。求：（1）開始時，杠桿水平平衡，細(xì)繩上的拉力F1多大？（2）在水平拉力作用下，G2向右運動的速度是多少？（3）水平拉力所做的功和功率是多少？（2023?韶關(guān)模擬）傳統(tǒng)的舂米工具是一個杠桿，它的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，O為固定轉(zhuǎn)軸，在A端連接著石球，腳踏B端可以使石球升高，抬起腳，石球會落下?lián)舸虻竟?，若石球的質(zhì)量為5kg，且摩擦和杠桿自重均忽略不計，g取10N/kg。求：（1）石球的重力；（2）要將石球豎直勻速抬起，腳至少用多大豎直向下的力；（3）石球勻速升高20cm，杠桿A端提升石球所做的功。（2023?濰城區(qū)二模）如圖所示，是一種自動沖水裝置，由水箱、注水管，排水管、浮子和塞子組成。輕質(zhì)硬桿OA、AB、CD固定連接，可以圍繞O點旋轉(zhuǎn)，硬桿A