初中物理杠杆的平衡条件计算题

如图是利用电子秤监控水库水位的模拟装置，由长方体A和B、滑轮组、轻质杠杆CD、电子秤等组成。杠杆始终在水平位置平衡。已知OC：OD＝1：2，A的体积为0.02m ³，A重为400N，B重为150N，动滑轮重100N，不计绳重与摩擦（ρ _水＝1.0×10 ³kg/m ³）。求：

（1）A的密度；

（2）单独使用该滑轮组在空气中匀速提升A时的机械效率；

（3）水位上涨到A的上表面时，A受到的浮力；

（4）水位上涨过程中，电子秤所受的最大压力。

如图是建筑工地上的起重机示意图，起重机的电动机的输出功率为3×10 ³W，当它把质量为1t的重物匀速提起24m时，用时100s。（g＝10N/kg）求：

（1）在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少？机械效率是多少？

（2）若起重机AB长为20m，吊起重物时B端的配重质量为4t，为使起重机不翻倒，则OB长为多少？（不计摩擦和起重机自重）

不计自重的钓鱼杆ABCD，在钓鱼时杆的前段CD部分自然弯曲，杆的后部ABC部分保持直线状态（情景如图甲）。物理模型分析图如图乙，一个金属鱼模型（重力F_G＝20N）系在钓鱼线DE的下端，当模型鱼浸没在水中静止时钓线的拉力F_D＝18N，此时杆ABC部分与水平面成30°角，钓鱼者一手握在B点，一手握在A端，A端到竖直钓线的距离AP＝3.75m，钓鱼者对A端施加竖直向下的力记作F_A，已知。

（1）求金属鱼模型所受到的浮力：

（2）将钓鱼杆ABCD当作杠杆研究，若以B点为支点，画出动力臂BA′（l₁）和阻力臂BP′（l₂），计算出F_A的大小；

（3）若以A端为支点研究杠杆ABCD，判断人手对B点的“拉抬力”F_B与钓线的拉力F_D的大小关系并说明理由。

如图所示，轻质杠杆可绕O点转动，杠杆左端A处挂了一物块，右端B处施加一个F＝3N的拉力，此时杠杆在水平位置平衡，得OA＝30cm，OB＝20cm。

（1）求绳子对杠杆A端的拉力。

（2）若物块的体积为10cm³，求物块在水中所受到的浮力。

图 $a$ 所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图 $a$ 简化成如图 $b$ 所示的杠杆。不计自重。若铅球质量 $m=3\mathit{kg}$ ， $\mathit{OA}=0.03m$ ， $\mathit{OB}=0.30m$ ，求此时肱二头肌对前臂产生的拉力 $F_1$ 大小 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$ 。

杠杆平衡时，动力臂 $l_1$ 为0.6米，阻力 $F_2$ 的大小为60牛，阻力臂 $l_2$ 为0.2米，求动力 $F_1$ 的大小。

同学们在研究杠杆的平衡时，他们首先将装有某液体的圆柱形容器放在水平放置的电子台秤上（容器底面积 $S_{容}=0.02m^2)$ ，台秤的示数为 $8\mathit{kg}$ 。然后人站在水平地面上通过可绕 $O$ 点转动的杠杆 $\mathit{BC}$ 和轻绳将长方体 $A$ 逐渐缓慢放入该液体中，直到 $A$ 的上表面与液面相平，液体未溢出，此时杠杆在水平位置保持平衡，如图甲所示。已知： $A$ 的底面积为 $S_A=0.01m^2$ ，重力 $G_A=50N$ ，人的重力 $G_{人}=518N$ ，鞋与地面的总接触面积 $S_{鞋}=500c{m}^2$ ．当 $A$ 从接触液面到恰好浸没时， $A$ 的下表面受到的液体压强随浸入液体的深度的变化图象如图乙所示。 $(g=10N/\mathit{kg}$ ，杠杆、轻绳质量均不计，轻绳始终竖直）求：

（1）长方体 $A$ 未放入液体中时，容器对台秤的压强。

（2）容器中液体的密度。

（3）杠杆在水平位置平衡时，杠杆 $B$ 端轻绳对长方体 $A$ 的拉力。

（4）杠杆在水平位置平衡时，人双脚站立对地面的压强 $p=1\times {10}^4\mathit{Pa}$ ，则 $\mathit{OB}$ 与 $\mathit{OC}$ 的长度之比为多少？

【广西玉林市、防城港市2015年初中学生学业考试】如图是利用电子秤显示水库水位装置的模型图。该装置主要由两个重力均为20N的动滑轮、长方体物块A和B以及轻质杠杆MN组成，物块A通过细绳与滑轮相连，物块B通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且OM：ON=1：4。已知物块A的重力G_A=1500N，底面积S=0.01m²，高H=10m，物块B的重力G_B=100N。一切摩擦均忽略不计，g取10N/kg。当物块A有五分之一露出水面时，水库水位刚好达到警戒水位。求：

（1）当达到警戒水位时，物块A底部受到水的压强；
（2）当达到警戒水位时，物块A所受的浮力大小；
（3）当水位上涨超出警戒水位2.5m时，电子秤的示数。

【广西来宾市2015年中考物理试卷】如图所示为一种蓄水箱的人工放水装置，AOB是以O点为转轴的轻质杠杆，AO呈水平状态，A、O两点间的距离为40cm．B、O两点间的水平距离为10cm，竖直距离为7cm，K是一轻质、横截面积为100cm²的盖板（恰好堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A端相连，在水箱右侧水平地面上，重为600N的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上盖板，若水箱水深为50cm，当盖板恰好要被拉起时，水平地面对人的支持力为490N，人对绳子的拉力为F₁，绳子对B点的拉力为F₂，滑轮组的机械效率为η，盖板的厚度、绳重与滑轮间的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上（g取10N/kg）求：

（1）水箱中水深为50cm时．盖板上表面所受水的压强和压力．
（2）人对绳子的拉力F₁和绳子对B点的拉力F₂．
（3）滑轮组的机械效率η．
（4）若与杠杆A、B两端选接的细绳足够结实，当水位至少达到多高时，人将无法拉起盖板．

【浙江省宁波市2015年中考科学试题物理部分】后端挑着装满道具的“百宝箱”，前端挑着由活动支架与花布组成的“戏台”，江西省非物质文化遗产传承人肖秋林就这样挑着担子四处游走，表演了40多年“一人一台戏”的布袋木偶戏。如图所示，假设“戏台”重100N，装了道具的“百宝箱”重200N，它们的悬挂点之间距离为l.5m，扁担视作重力不计的硬直棒。

（1）挑起担子时，“百宝箱”被提高了0.6m，这一过程中，需要克服“百宝箱”重力做多少功?
（2）假设肩膀与扁担的接触点为D，当手不对扁担施加力的作用时，要使扁担在水平位置平衡，前端悬挂点A与O点的距离多大?

【江苏省镇江市2015年中考物理试题】如图所示，小华正在做俯卧撑，可以将他的身体看作一个杠杆，D为支点，A为他的重心，相关长度已在图中标明，已知他的质量m="60kg,g=" l0N/kg。

（1)求小华受到的重力G；
（2)求图示时刻地面对双手支持力F的力臂l₁，并在答题卷的图中画出此力臂；
（3)求图示时刻地面对双手的支持力F。

【河北省2015年中考物理试题】如图所示，将边长为10cm的正方体合金块，用细绳挂在轻质杠杆的A点处，在B点施加力F₁=30N时，杠杆在水平位置平衡，合金块对水平地面的压强恰好为0。撤去F₁，在B点施加力F₂时，合金块对地面的压强为1.2×10³Pa。（OB=3OA，g取10N/kg）

（1）画出F₂的力臂。
（2）求合金块的质量。
（3）求F₂的大小。

【浙江省杭州市2015年中考科学试题物理部分】如图所示，一根质量分布均匀的木棒，质量为m,长度为L，竖直悬挂在转轴O处。在木棒最下端用一方向始终水平向右的拉力F缓慢将木棒拉动到竖直方向夹角为θ的位置（转轴处摩擦不计）。问：

（1）在答题纸上画出θ=60°时拉力F的力臂L₁，并计算力臂的大小。
（2）木棒的重力作用点在其长度二分之一处，随拉开角度θ的增加，拉力F将如何变化？
并推导拉力F与角度θ的关系式。

【浙江省宁波市2015年中考科学试题物理部分】后端挑着装满道具的“百宝箱”，前端挑着由活动支架与花布组成的“戏台”，江西省非物质文化遗产传承人肖秋林就这样挑着担子四处游走，表演了40多年“一人一台戏”的布袋木偶戏。如图所示，假设“戏台”重100N，装了道具的“百宝箱”重200N，它们的悬挂点之间距离为l.5m，扁担视作重力不计的硬直棒。
（1）挑起担子时，“百宝箱”被提高了0.6m，这一过程中，需要克服“百宝箱”重力做多少功?
（2）假设肩膀与扁担的接触点为D，当手不对扁担施加力的作用时，要使扁担在水平位置平衡，前端悬挂点A与O点的距离多大?
（3）当前端的“戏台”卸下后，左手在A点施加力，同样能使扁担在水平位置平衡。若肖师傅是在站立时卸下“戏台”，则卸下“戏台”前后：
①扁担对肩膀压力      （填“变大”、“变小”或“不变”）。
②肖师傅对水平地面的压强如何变化?变化多大?（假设肖师傅的每只脚与地面的接触面积为200cm²）

小明用质量忽略不计的杆秤测量物体M的质量，如图所示。当秤砣位于位置B时，杆秤在水平位置平衡。将物体浸没在纯水中，秤砣移至位置C时，杆秤在水平位置重新平衡。已知秤砣的质量为2kg， OB=5OA， OC=3OA，g=10N/kg，求：

（1）物体M的质量；
（2）物体浸没水中时受到的浮力；
（3）物体的密度。