【物理】物理杠杆平衡的专项培优 易错 难题练习题(含答案)
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题
1．如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态。如果在两侧钩码下方各增加一个与原来规格相同的钩码，则（）
A．左端下降
B．右端下降
C．仍然平衡
D．无法判断
【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查杠杆的平衡原理。
【详解】
杠杆的平衡原理是：动力×动力臂=阻力×阻力臂。图中，设一个钩码的重为G，杠杆每一小格的长度为L，则有G?4L=2G?2L，若两侧钩码下方各增加一个与原来规格相同的钩码，则杠杆的左边变成2G?4L=8GL，右边变成3G?2L=6GL，此时8GL>6GL，所以左端下降，故A符合题意，BCD都不符合题意。
故选A。
2．如图所示的轻质杠杆OA上悬挂着一重物G，O为支点，在A端用力使杠杆平衡。下列叙述正确的是（）
A．此杠杆一定是省力杠杆B．沿竖直向上方向用力最小
C．沿杆OA方向用力也可以使杠杆平衡D．此杠杆可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．因为无法确定动力臂的大小，所以无法确定是哪种杠杆，故A错误；
B．沿垂直杠杆向上的方向用力，动力臂最大，动力最小，最省力，故B错误；
C．沿OA方向动力臂是零，杠杆无法平衡，故C错误。
D．因为杠杆的动力臂无法确定，所以它可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆，故D正确。
故选D。
3．如图所示，在一个轻质杠杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，使杠杆保持平衡，然后向右缓慢转动F至水平方向，这一过程中（）
A．F先变小后变大B．F逐渐变大
C．动力臂逐渐变小D．动力臂逐渐变大
【答案】A
【解析】
【分析】
杠杆平衡条件及应用。
【详解】
杠杆在图中所示位置平衡，阻力（重物对杠杆的拉力）及阻力臂大小不变；动力F由图中所示位置转动至水平方向的过程中，当动力F的方向与杠杆垂直时，动力F的力臂最长，因此动力F的力臂先增大后减小，由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，动力Ｆ先变小后变大。故选A。
【点睛】
中等题.失分的原因是：
①不知道动力F方向变化的过程中阻力和阻力臂的大小不变；
②不会画动力F在不同位置时的动力臂；
③不会利用杠杆平衡条件通过动力臂的变化分析出动力的变化；
④不知道当动力F与杠杆垂直时，动力臂最大，动力F最小。
4．如图所示，将重150N的甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂乙物体，
AO OB ，甲物体的底面积杠杆在水平位置平衡，已知：乙物体所受重力为30N，:1:3
为0.2m2，g取10N/kg。下列说法正确的是（）
A ．甲物体对杠杆的拉力为10N
B ．杠杆对甲物体竖直向上的拉力为60N
C ．甲物体对水平地面的压强为750Pa
D ．水平地面对甲物体的支持力为60N
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
对物体甲受力分析，甲受到重力、地面给甲的支持力、杠杆施加的拉力的作用，其中杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力，地面给甲的支持力和甲给地面的压力为一对相互作用力。
AB ．根据杠杆平衡条件可知杠杆A 端受到物体的拉力与OA 的乘积等于乙给B 端的拉力与OB 的乘积相等，则有
A 3
30N 90N 1
G OB F OA =
=?=乙 即甲对杠杆的拉力为90N ，杠杆施加的拉力与甲对杠杆的拉力为一对相互作用力，故AB 项错误；
CD ．甲给地面的压力等于地面给甲的支持力为
A 150N 90N 60N F F G F ==-=-=甲压支
则甲物体对水平地面的压强
2
60N 300Pa 0.2m F p S ===压甲甲
故C 项错误，D 项正确。 故选D 。
5．如图所示，在探究“杠杆平衡条件”的实验中，杠杆在力F 作用下在水平位置平衡，现保持杠杆始终在水平位置平衡，将弹簧测力计绕B 点从a 转动到b 的过程中，拉力F 与其力臂的乘积变化情况是（ ）
A ．一直变小
B ．一直变大
C ．一直不变
D ．先变小后变大
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
将测力计绕B 点从a 位置转动到b 位置过程中，钩码的重力不变，其力臂OA 不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件可知，拉
力F与其力臂的乘积也是不变的。
故选C。
6．如图所示，用轻质材料制成的吊桥搭在河对岸．一个人从桥的左端匀速走到桥的右端，桥面始终是水平的，不计吊桥和绳的重力，人从吊桥左端出发时开始计时．则人在吊桥上行走过程中，吊桥右端所受地面支持力F与人行走时间t的关系图像是( )
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】
【详解】
吊桥相当于一个杠杆，以吊桥的左端为支点，人从吊桥左端出发，匀速走到桥的右端，杠杆受到人的压力（阻力）等于人的重力，动力臂为
OA=L，
杠杆受到物体的压力（阻力）
F′=G，
阻力臂为
OB =vt，
因为杠杆平衡，所以满足
F×OA=F′×OB=G×vt，
即：
F×L=G×vt，
Gvt
F
L
由此可知，当t=0时，F=0．当t增大时，F变大，F与人行走时间t是正比例关系，故图象B正确，符合题意为答案．
7．一根粗细均匀的铁棒挂在中点时刚好处于平衡，如图（a）所示，如果将右端弯成如图（b）所示的情况，铁棒将（）
A．顺时针转动B．逆时针转动C．静止不动D．以上三种情况均有可能
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
图a中，水平铁棒在水平位置处于平衡状态，根据杠杆平衡条件可知
=
G l G l
右右
左左
图b中，将铁棒右端弯折，此时铁棒右边的重力不变，右端铁棒的重心将向左移动，力臂l'
减小，而左边的力和力臂不变；因此
右
>
G l G l'
右右
左左
所以铁棒左端下沉，右端上升，即铁棒将沿逆时针转动。
故选B。
8．如图所示，杠杆在水平位置处于平衡状态。下列操作仍能使杠杆在水平位置保持平衡的是（）
A．两侧钩码同时向外移一格
B．左侧的钩码向左移一格，右侧增加一个钩码
C．在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码
D．在两侧钩码下方，同时减去一个相同的钩码
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
设一个钩码的重力为G，横梁上一个格的长度为L，原来杠杆处于平衡状态，则有
G L G L
?=?
2332
A．两边各向外移一格，左边
?=
G L GL
248
右边
?=
339
G L GL
由于
<
89
GL GL
杠杆右端下沉，故A 不符合题意；
B ．左侧的钩码向左移一格，右侧增加一个钩码，因左边
24G L ?
右边
42G L ?
因
2442G L G L ?=?
故B 符合题意；
C ．在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码，左边
339G L GL ?=
右边
428G L GL ?=
因为
98GL GL >
杠杆左端下沉，故C 不符合题意；
D ．在两侧钩码下方，同时减去一个相同的钩码，左边
33G L GL ?=
右边
224G L GL ?=
由于
34GL GL <
杠杆右端下沉，故D 不符合题意。 故选B 。
9．如图所示，体积之比为1∶2的甲、乙两个实心物块，分别挂在杠杆两端，此时杠杆恰好水平平衡，则甲、乙两个物块的密度之比为（ ）
A ．1∶1
B ．1∶2
C ．4∶3
D ．2∶1
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
由图知道，甲物体挂在左边第3格处，乙物体挂在右边第2格处，由杠杆的平衡条件知道，此时12G l G l =甲乙即
32 m g m g
?=?甲乙
所以
2
3
m
m
甲
乙
＝，又因为
V
甲
/V
乙
＝1/2，甲、乙两个物块的密度之比是
2
4
1
33
2
m
V
m
V
ρ
ρ
===
甲
甲甲
乙
乙
乙
故C正确。
故选C。
10．按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不多，装秤钩的地方吊着体积为1cm3的较重的合金块，杆上有表示液体密度数值的刻度，当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡，如图所示。当合金块完全浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度，下列说法中错误的是（）
A．密度秤的零点刻度在Q点
B．密度秤的刻度都在Q点的左侧
C．密度秤的刻度都在Q点的右侧
D．秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．合金块没有浸入液体时，液体的密度应为零，所以秤的零刻度应该在Q处；故A正确，不符合题意；
BC．若秤砣由Q向右移动，它的力臂变长，则左边合金块拉秤杆的力应增大，但合金块受到的浮力不可能竖直向下，所以零点的右边应该是没有刻度的，其刻度都在Q点的左侧。故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．秤砣的质量不变，由Q向左移动时，它的力臂变短，则左边合金块拉秤杆的力减小，说明合金块受到的浮力增大，而合金块排开液体的体积不变，说明液体的密度变大，所以刻度应逐渐变大，即秤杆上较大的刻度在较小的刻度的左边；故D正确，不符合题意。
故选C。
11．如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆处于水平平衡状态，所用钩码完全相同。下列做法中能使杠杆再次平衡的是
A ．分别在两边钩码下再增加一个相同钩码
B ．左边减少1个钩码，右边减少2个钩码
C ．两边钩码均向支点移动相同的距离
D ．左边钩码向左移1.5cm ，右边钩码向右移1cm 【答案】D 【解析】 【详解】
设一个钩码的重力为G ，左边钩码到支点的距离为3l ，因为杠杆正处于水平平衡，所以由杠杆平衡条件可得
233G l G l ?=?右，
解得2l l =右，即右边钩码到支点的距离为2l ； A ．若分别在两边钩码下再增加一个相同钩码，则
3342G l G l ?≠?，
此时杠杆不再平衡，不符合题意；
B ．若左边减少1个钩码，右边减少2个钩码，则
32G l G l ?≠? ，
此时杠杆不再平衡，不符合题意；
C ．若两边的钩码均向支点移动相同的距离l ，则
223G l G l ?≠?，
此时杠杆不再平衡，不符合题意；
D ．若左边钩码向左移1.5cm ，右边钩码向右移1cm ，则
2(3 1.5)3(21)G l G l ?+=?+，
此时杠杆平衡，符合题意。
12．如图，小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中，在A 端的空桶内分别注入密度已知的不同液体，改变物体M 悬挂点B 的位置，当杠杆在水平位置平衡时，在M 悬挂点处标出相应液体的密度值，下列关于密度秤制作的说法中，正确的是（ ）
A ．每次倒入空桶的液体质量相同
B ．秤的刻度值分布不均匀
C ．增大M 的质量，秤的量程会减小
D ．悬点O 适当左移，秤的量程会增大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A ．轻质杠杆自身的质量不计，假如每次倒入空桶的液体质量相同，那么液体的重力是相同的，根据杠杆的平衡条件可知M M OA G l G l =液，G 液、OA l 、M G 不变，则M l 不变，物体M 悬挂点
B 的位置是不变的，这样不能知道液体的密度，密度秤不能正常使用，A 错误； B ．每次倒入空桶的液体体积相同，根据杠杆的平衡条件可知M M OA G l G l =液，即
M M OA V gl G l ρ=液液
化简可得
M M
OA
G l V gl ρ=
液液，可知ρ液与M l 成正比，则秤的刻度值分布是均匀的，B 错误；
C ．增大M 的质量，根据杠杆的平衡条件M M OA G l G l =液可知，秤的量程会变大，C 错误；
D ．悬点O 适当左移，阻力臂是增大的，根据杠杆的平衡条件M M OA G l G l =液可知，秤的量程会变大，D 正确。 故选D 。
13．如图所示，直杆OA 的下端挂一重物G 且可绕O 点转动。现用一个始终与直杆垂直的力F 将直杆由竖直位置缓慢转动到水平位置，不计杆的重力，则拉力F 大小的变化情况是（ ）
A ．一直变小
B ．一直不变
C ．一直变大
D ．先变小后变大
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
由图可知，由于力F 始终与杠杆垂直，则力F 所对应的力臂始终不变，大小为力F 的作用点到O 点的距离，设为l 1，在逐渐提升的过程中，重力大小不变，方向竖直向下，则对应力臂逐渐变大，设为l 2，由于缓慢转动，视为受力平衡，则由杠杆平衡公式可得
Fl 1=Gl 2
由于等式右端重力G 不变，l 2逐渐变大，则乘积逐渐变大，等式左端l 1不变，则可得F 逐
渐变大，故选C。
14．能使杠杆OA水平平衡的最小力的方向为（）
A．AB B．AC C．AD D．AE
【答案】A
【解析】
【分析】
根据杠杆平衡的条件，F1×L1=F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．由此分析解答．
【详解】
由图知，O为支点，动力作用在A点，连接OA就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡动力方向应向上，所以最小力方向为AB．
故选A．
【点睛】
在通常情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段就是最长力臂．
15．如图所示，小明用一可绕O点转动的轻质杠杆，将挂在杠杆下的重物提高。他用一个始终与杠杆垂直的力F使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置，在这个过程中，此杠杆
（）
A．一直是省力的B．先是省力的，后是费力的
C．一直是费力的D．先是费力的，后是省力的
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由题图可知动力F的力臂l1始终保持不变，物体的重力G始终大小不变，在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂l2逐渐增大，在l2＜l1之前杠杆是省力杠杆，在l2＞l1之后，杠杆变为费力杠杆，故选B。
16．如图所示，轻质杠杆左侧用细绳挂着正方体甲，正方体甲放在水平放置的电子测力计上，右侧挂着重为1N 的钩码乙，O 为支点，正方体甲的边长为0.1m 。在杠杆水平平衡的条件下，当只改变动力臂l 1，电子测力计的示数T 随之改变，T- l 1的关系如图所示。则下列判断正确的是（ ）
A ．阻力臂l 2为6cm
B ．正方体甲受到的重力为6N
C ．当动力臂l 1=2cm 时，左侧细绳对杠杆的拉力为2N
D ．当动力臂l 1=4cm 时，正方体甲对电子测力计的压强为100Pa 【答案】D 【解析】 【分析】
通过甲物体处于平衡条件的分析确定杠杆所受的拉力大小，再根据杠杆平衡条件结合图像上不同的点来解题。 【详解】
A ．根据题意，甲始终处于静止状态，甲受到绳子的拉力，甲物体自身的重力，电子秤对甲物体的支持力
G F F =+支拉
物体拉杠杆的力和杠杆拉物体的力是一对相互作用力
2F F =拉
电子测力计对物体甲的支持力和物体甲对电子测力计的压力是一对相互作用力
F T =支
即
2F G T =-
根据杠杆的平衡条件
1122F L F L =
得
()112F L G T L =-
根据图像可知当T 1=2N ，L 1=2cm
()21N 2cm 2N G L ?=-?
根据图像可知当T 1=1N ，L 1=4cm
()21N 4cm 1N G L ?=-?
解得L 2=2cm ，G =2N ，A 、B 选项错误； C ．由图像可知，当L 1=2cm ，此时T 1=2N
213N 2N 1N F G T =-=-=
细绳对杠杆的拉力是1N ，C 选项错误； D ．由图像可知，当L 1=4cm ，此时T 1=1N ，由公式
1N 100Pa 0.1m 0.1m
F P S =
==? D 选项正确。 故答案选择D 。
17．如图，粗细均匀木棒AB 长为1m ，水平放置在O 、O '两个支点上．已知AO 、O'B 长度均为0.25m 。若把B 端竖直向上稍微抬起一点距离，至少需要用力40N ；则木棒的重力为（ ）
A ．160N
B ．120N
C ．80N
D ．4ON
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
设木棒AB 的重心在C 点，抬起B 端时的支点为O ，由于AO ＝0.25m ，则抬B 端的力的力臂
OB ＝AB ?AO ＝1m?0.25m ＝0.75m
木棒AB 的重心距离支点的距离，即重力的力臂
11
1m 0.25m 0.25m 22
OC O C AB AO '=
-?-＝＝＝ 木棒平衡，则有
F ×OB ＝
G ×OC
木棒的重力
40N 0.75m
=120N 0.25m
F OB
G OC ??=
＝ 故B 正确。 故选B 。
18．如图所示，在轻质杠杆AB 两端各挂体积相同的实心物体甲、乙，杠杆在水平位置保持不变。下列说法正确的是（ ）
A ．分别将甲、乙切去等体积的一小块，杠杆右端向下倾斜
B ．分别将甲、乙切去等体积的一小块，杠杆仍在水平位置平衡
C ．分别将甲、乙切去等质量的一小块，杠杆左端向下倾斜
D ．分别将甲、乙切去等质量的一小块，杠杆仍在水平位置平衡 【答案】B 【解析】 【分析】
动态杠杆相关判断。 【详解】
AB ．因为为杠杆平衡，所以
G OA G OB =甲乙，
即
Vg OA Vg OB ρρ?=?甲乙，
所以
OA OB ρρ?=?甲乙。
若分别将甲、乙切去等体积的一小块，则：
左边()
=OA G OA Vg OA G G ρ?=--??甲甲甲切甲，
右边()OB G OB Vg O G
B G ρ
?==--??乙
乙
乙
切乙
，
左边等于右边，杠杆仍保持水平平衡，故A 错误，B 正确； CD ．若分别将两物体切去等质量（即等重G ）的一小块，则：
左边()
G G OA G OA G OA -?==-?甲甲， 右边()=OB G O G G B G OB ?=--?乙乙，
因OA OB >，则左边小于右边，则杠杆右端向下倾斜，故CD 错误。 【点睛】
较难题.失分原因是：
（1）没有根据题干信息确定出OA OB ρρ?=?甲乙的等量关系；
（2）将“切去等体积”、“切去等质量”代入杠杆平衡条件后，两边力和力臂的关系确定错误；
（3）忽略了左右两侧的力臂不同，在分析杠杆平衡时判断猎误。
19．如图所示，在等臂杠杆两端各挂等重的实心铅块和铁块（ρρ>铅铁），杠杆水平平衡，若将铁块和铅块同时浸没在水中（未触底），则（ ）
A ．杠杆左端上翘
B ．杠杆右端上翘
C ．杠杆仍然水平平衡
D ．不确定
【答案】A 【解析】 【分析】
根据铅块和铁块质量相同，并结合杠杆的平衡条件确定杠杆的类型，即为等臂杠杆；因此当铁块、铅块都浸没水中后，受到浮力较小的一侧，杠杆下沉。 【详解】
原来杠杆平衡，且铅块和铁块质量相同（重力相同），且杠杆为等臂杠杆；由杠杆平衡条件可知，两侧的力臂相同，铅块和铁块质量相同，因为ρρ>铅铁，则由m
V ρ
=
可知
V V <铅铁，当浸没水中后，由F gV ρ=浮水排可知，铁块受到的浮力大，铅块受到的浮力较
小，此时杠杆受到的拉力
F G F =-浮拉物
因重力相同、铅块受到的浮力较小，则可知铅块对杠杆的拉力较大，因两侧的力臂相同，所以铅块一侧拉力与力臂的乘积较大，则铅块一侧将下降，即右端下降，左端上翘。 故选A 。
20．如图所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力F 的方向，使其从①→②→③，此过程中（ ）
A ．①位置力臂最长
B ．③位置力臂最长
C ．弹簧测力计示数先变大后变小
D ．弹簧测力计示数先变小后变大
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．力臂是支点到力的作用点的线段，由图可知当弹簧测力计在②位置时力臂最大，故AB 不符合题意；
CD ．从①→②→③时动力臂先变大后变小，由图可知阻力等于钩码重力不变，在水平位置平衡所以阻力臂也不变，根据杠杆平衡的条件可知，弹簧测力计给杠杆的拉力先变小后变大，故C 不符合题意，D 符合题意。 故选D 。
21．一轻质不等臂杠杆AOB 的左右两端分别吊着一实心铝块和铜块，此时杠杆在水平位置平衡。现将铝块、铜块同时浸没在水中，如图所示。已知：3
3
1.010kg/m ρ=?水，
332.71k 0g/m ρ=?铝，338.910kg/m ρ=?铜，则下列判断正确的是（ ）
A ．A 端下降
B ．B 端下降
C ．仍然平衡
D ．无法判断
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
在轻质不等臂杠杆AOB 两端吊上实心铝块和铜块时，杠杆在水平位置平衡，由图知OB G 铝?OA =G 铜?OB 即 ρ铝V 铝g ?OA =ρ铜V 铜g ?OB 而ρ铝<ρ铜，所以 V 铝g >V 铜g 将铝块和铜块同时浸没在水中后，杠杆左、右两边有 (G 铝-F 浮)?OA ，(G 铜-F 浮＇)?OB 即 (ρ铝V 铝g -ρ水V 铝g )?OA ，(ρ铜V 铜g -ρ铜V 铜g )?OB 那么 ρ铝V 铝g ?OA -ρ水V 铝g ?OA <ρ铜V 铜g ?OB -ρ铜V 铜g ?OB 所以B 端下沉。故ACD 错误，B 正确。 故选B 。 22．如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，已知杠杆上每个小格的长度为2cm ，用弹簧测力计在A 点斜向上（与水平方向成30°角）拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。下列说法中正确的是（ ） A ．此时杠杆的动力臂为0.08m B ．此时为省力杠杆 C ．当弹簧测力计向左移至竖直位置时，其示数为1N D ．图中钩码的总重力为2N 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A ．当弹簧测力计在A 点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，所以动力臂 111 42cm 4cm=0.04m 22 l OA ==??= 故A 错误； B ．由图知，钩码对杠杆拉力为阻力，阻力臂的大小 l 2=3×2cm=6cm ＞l 1 杠杆为费力杠杆，故错误； CD ．由图知，弹簧测力计示数为3N ，根据杠杆的平衡条件F 1l 1=Gl 2可得 1123N 4cm =2N 6cm F l G l ?= = 竖直向上拉A 点时，力臂大小等于OA ，由杠杆平衡条有' 12F OA Gl ?= ，所以测力计的示 数 212N 6cm =1.5N 2cm 4 Gl F OA '?= =? 故C 错误，D 正确。 故选D 。