第一节 科学探究：杠杆的平衡条件 知识点题库

一根重100 N的均匀直铁棒放在水平地面上，抬起一端所需最小的力是（　　）

如图所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。在这个过程中，力F作用在A端且始终与铁棒垂直，则用力F将(    )

如图所示，是一个上肢力量健身器示意图。配重A的质量为40kg，其底面积为100cm²。B、C、D都是定滑轮，E是动滑轮。杠杆GH可绕O点在竖直平面内转动，OG∶OH =2∶3。小勇通过细绳在H点施加竖直向下的拉力F₁时，配重A受到的拉力为F_A1 ， 配重A对地面的压强为2×10⁴Pa；他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力F₂时，配重A受到的拉力为F_A2 ， 配重A对地面的压强为3×10⁴Pa.杠杆两次都在水平位置平衡，杠杆GH和细绳的质量及滑轮组装置的摩擦力均忽略不计，已知F₁∶F₂＝9∶5， g取10N/kg。求：

（1） 拉力F_A2；
（2） 动滑轮的重力G_动 ；
（3） 小勇对细绳的拉力F₁的大小

物理实验复习时，小美和小丽再探有关杠杆平衡的问题

如图所示，起瓶器开启瓶盖时，可看作是（   ）

如图，O为拉杆式旅行箱的轮轴，OA为拉杆．现在拉杆端点A处施加力F，使箱体从图中位置绕O点缓慢逆时针转至竖直位置．若力F的大小保持不变，则力F的方向应（   ）

船桨可看成一根杠杆．如右图所示，其支点位于图中A点，动力作用点在点，要使划船时所用的力小一些，则运动员两只手之间的距离应一些 （选填“增大”、“减小”、“不变”）．船桨属于杠杆（选填“省力”、“等臂”、“费力”），它的优点是．

按照题目要求作图：

小明用身边的器材做实验，验证杠杆的平衡条件，如图所示。

如图所示的是玻璃门上的门柄，向下用力旋转门柄开门。请在图中A点作出使门柄转动的最小的动力F，保留作图痕迹。

看漫画图，小猴和小兔在分萝卜，他们用一个三角形支点支起萝卜，当萝卜平衡时，小兔选择了长的那段萝卜，请你分析一下，小兔选择的那段长萝卜的重力比另一段大些还是小些？这种分法是否均衡？

如图是某杆秤平衡后的数据，则OB=cm（秤杆的质量忽略不计），《墨经》中将两个力臂分别称作“标”和“本”，原文说“两加焉，重相若，则标必下”，意思就是已经平衡的杠杆两边加上同样的重量，“标”会下沉，则“标”应为图中的（选填“OA”或“OB”）

图甲是一种订书器，其上端手柄为一杠杆。O为支点，A为动力作用点，B为阻力作用点，其简化图如图所示，请在图乙中作出：

⑴作用在A点的最小动力F₁；

⑵作用在B点的阻力F₂及其力臂L₂。

如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图。杠杆AB可以在竖直平面内绕固定 点。转动，已知AO：OB=3：2，悬挂在A端的桶与沙土所受的总重力为300N，当人站在水平地面上，对杠杆B端施加竖直向下的拉力为F时，杠杆AB在水平位置平衡，已知人所受到的重力为600N，人的双脚与地面的接触面积为0.05m² ， 不计杆重和绳重。求：

依据文中内容，请回答下列问题：

变速自行车的奥秘

变速自行车可以通过调节不同的“档位”来应对不同的路面情况——需要爬坡时，可以降低档位，此时会感觉自己骑起来“更轻松”；到了下坡时，可以提升档位，此时会感觉自己“骑得更快”。这之中的奥秘在哪里呢，让我们一起来探究吧！

如图所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成(普通自行车的后齿轮只有一个)。选择不同的档位时，自行车的链条会调整到相应档位的后齿轮上——选择低档位时，链条调整到半径较大的齿轮上；选择高档位时，链条调整到半径较小的齿轮上。

自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径，此时动力臂大于阻力臂，因此是一个省力杠杆。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后齿轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径，此时动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆。

骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。

在爬坡时，自行车受到的摩擦阻力较大，因此需要把后齿轮的半径(动力臂)调整得大一些，以达到相对省力的效果。在下坡时，自行车受到的摩擦阻力较小，此时为了让自行车更快前进，可以将后齿轮的半径调小。

某剧组为拍摄节目需要，设计了如图所示的拉力装置来改变照明灯的高度，轻质杠杆ABO可绕O点转动，请在图中画出：

⑴杠杆所受拉力的力臂L₁；

⑵杠杆所受阻力F₂的示意图．

如图，请画出钓鱼竿钓鱼时F₁的力臂L₁和阻力F₂ ， O为支点。

阅读短文，回答问题。

螺旋在生产生活中的应用

根据斜面可以省力的原理，人们在生活中发明了螺旋状的机械工具，如螺栓、螺钉、螺旋千斤顶等(如图所示)螺旋千斤顶又称机械式千斤顶，是通过人力旋转手柄，使螺杆上升，从而达到将重物举起的目的。

普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，最大起重量能达10吨，且构造简单，但传动效率低，返程慢。自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用，装有制动器，放松制动器，重物即可自行快速下降，缩短返程时间，但这种千斤顶构造较复杂。

阅读短文，回答问题。

智能马桶

如图1为某品牌的智能虹吸式抽水马桶，它通过检测人体辐射的红外线，能够准确识别人体目标，实现自动翻盖或者闭盖功能，让你彻底解放双手，畅享智能便捷生活。

该智能马桶中的温度传感器能够根据环境温度自动实现马桶盖的多挡位加热，以增强人体舒适度，其等效电路简化图如图2所示，S₂为智能开关，可根据实际将a、b、c、d四个接线柱中的两个接入电路，R₁、R₂均为加热电阻，R₁＝1100Ω、R₂＝100Ω。

当检测到使用者离开，马桶盖会自动闭合，水箱自动冲水。水箱结构简化图如图3所示。轻质金属杆AOB一端连接进水管阀门，另一端安装有浮球，其中两端长度之比L_AO：L_OB＝1：5。冲水时，出水管阀门在电路控制下自动打开排水，这样水箱的水就会排出，持续4s后阀门关闭。此时水箱内水面低于水位线，轻质金属杆带动进水管阀门打开，水开始注入水箱。当达到水位线时，浮球达到一定高度，进水管阀门关闭，停止注水。

出于节约水资源的考虑，人们可通过调节浮球上的调节螺母实现节水节能。

如图，钓鱼竿可看成一根杠杆，其支点位于图中的点，它是一个杠杆。要使钓起鱼时省力一些，则钓鱼者两只手之间的距离应一些。（增大/减小）