初中物理探究杠杆的平衡条件实验试题

2008年北京奥运会的宗旨是“绿色”和“人文”。在所有的比赛场馆都 为残疾人（特别是乘坐轮椅的）建立了专用通道（如图），为残疾人上下台阶提供方便。它实际上也就是我们所学过的简单机械        ，使用它的好处是             。

在图中，s=60cm，与之对应的h=30cm．现用弹簧测力计进行两次操作：

（1）沿竖直方向匀速提升小车；
（2）沿斜面方向匀速拉动小车，记录数据如下表

	测力计示数（N）	移动距离（cm）
竖直提升	10	30
沿斜面拉动	5.2	60

分析数据有如下一些发现．其中，具有较高水平的发现是（ ）
A． 沿斜面拉动时，拉力比小车的重力小
B． 测力计示数与移动距离近似成反比
C． 利用斜面可以省力，但不能少做功
D． 可以计算力所做的功，且两次做功近似相等

在“探究杠杆平衡条件”的实验中：

（1）实验前没有挂钩码时，若杠杆右端下倾，则应将左或右端的平衡螺母向      （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
(2)右图所示，杠杆挂上钩码恰好平衡，每个钩码质量相同,在下列各种情况下杠杆还能保持平衡的是　（　　　）　　

A．左右钩码各向支点移一格；	B．左右钩码各减少一个；
C．左右钩码各减少一半；	D．左右钩码各增加二个。

(3)分析有关实验数据，可得出杠杆平衡条件是：                              。

如图所示，轻质杠杆OA中点悬挂一重G=60N的物体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则F=      N；保持F的方向不变，将杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中，力F将      （填“变大”、“不变”或“变小” ）.

请完成以下的作图。
（1）如图是起重机在将货物吊起的情景。画出此时这一杠杆的动力（F₁）、动力臂（L₁）。它是省力杠杆还是费力杠杆？

（2）请在图中用笔画线代替导线，按要求连接电路。要求：
①开关同时控制两盏电灯；
②电灯L1、L2并联；
③电流表测通过两灯的总电流；
④所画导线不能交叉。

（3）如图所示的是“用滑动变阻器改变灯泡的亮度”的实验电路。要求L₁与L₂工作互不影响，滑动变阻器只控制L₁的亮度，且滑片P向左滑动时L₁变亮。请你用铅笔画线表示导线完成电路的连接，并在虚线方框中画出对应的电路图。

下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：（本实验均使用轻质杠杆）

实验1：在直杠杆水平平衡时（如图甲所示）进行实验，记录多组数据。得出： $F_1\times s_1=F_2\times s_2$ （注 $:s_1$ 和 $s_2$ 分别表示支点 $O$ 到 $F_1$ 和 $F_2$ 的作用点的距离）。在直杠杆倾斜平衡时（如图乙所示）进行实验，也得到了同样的结论。

该结论适用于所有平衡时的杠杆吗？

实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即： 　　。

实验次数	$F_1/N$	$s_1/\mathit{cm}$	$F_2/N$	$s_2/\mathit{cm}$	$l_2/\mathit{cm}$
1	1.0	10.0	0.5	21.3	20.1
2	1.5	20.0	1.0	31.7	29.8
3	2.0	30.0	2.5	25.5	24.0

$s$ 和 $l$ （支点到力的作用线的距离）这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢？研究小组的同学观察到：支点到 $F_1$ 的作用点的距离 $\left(s_1\right)$ 与支点到 $F_1$ 的作用线的距离 $\left(l_1\right)$ 是相等的。研究小组的同学又进行了实验。

实验 $3:$

①移动钩码，使杠杆 　　，并使杠杆处于平衡状态。

②记录 $F_1$ 、 $s_1$ 、 $l_1$ 和 $F_2$ 、 $s_2$ 、 $l_2$ 。

③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组 $F_1$ 、 $s_1$ 、 $l_1$ 和 $F_2$ 、 $s_2$ 、 $l_2$ 。

④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。

最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是： $F_1\times l_1=F_2\times l_2$ 。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。

请回答：

（1）在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是 　　。

（2）将实验3中的①填写完整。

（3）"支点到力的作用线的距离"在科学上被称为 　　。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。

（4）用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是 　　。

在探究"杠杆的平衡条件"实验时。

（1）实验前，将杠杆置于支架上，当杠杆静止时，发现左端下沉，如图1所示，此时，应把杠杆的平衡螺母向 　 　（选填"左"或"右"）调节，直至杠杆在 　 　（选填"任意"或"水平"）位置平衡；

（2）调节平衡后，在杠杆上A点处挂两个钩码，如图2所示，则在B点处应挂 　 　个钩码，才能使杠杆在原位置平衡。在A、B两点各增加1个的钩码，则杠杆 　 　（选填"能"或"不能"）保持平衡；

（3）为了使实验结论具有 　 　（选填"普遍性"或"偶然性"），应改变钩码个数及悬挂位置，多次进行实验；

（4）实验时，不再调节平衡螺母，使杠杆的重心位置保持在O点不变，将支点换到O′点，如图3所示，发现A点处只挂1个钩码，杠杆仍然保持平衡。若每个钩码重为0.5N，则杠杆重力为 　 　N。由此可知，将杠杆支点位置设在 　 　（选填"O"或"O'"）点进行实验，能避免杠杆自身重力影响实验结论"动力×动力臂＝阻力×阻力臂"的得出。

如图，在探究杠杆平衡条件的实验中，每个钩码重1N。

（1）实验前需调节平衡螺母使杠杆处于水平位置，这样做的目的是 　                 　；

（2）若在A点挂有2个钩码，则B点要挂 　                 　个钩码才能使杠杆水平平衡；

（3）若A点钩码数不变，取下B点钩码，用测力计作用在C点，为使杠杆再次水平平衡，测力计上最小示数为 　                 　N，方向 　                 　。

如图所示，探究小组利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计（单位： $N)$等实验器材探究杠杆的平衡条件，在探究实验中

（1）在挂钩码前，小组发现杠杆左端高右端低（如图甲），应将杠杆两端的平衡螺母向　　端调节（选填“左”或“右” $)$，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是为了方便读出　　；

（2）接着小组在杠杆的两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡（如图乙），这时杠杆两侧受到的作用力大小　　（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$各自钩码所受重力大小，若在 $A$， $B$下方再增挂一个相同的钩码，则杠杆　　端将下沉（选填“左”或“右” $)$；

（3）如图丙是已经调节平衡的杠杆，用弹簧测力计在杠杆 $C$处竖直向上拉，在 $A$处挂上适当的钩码，使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计读数为　　，钩码总质量为　　 $\mathit{kg}$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

利用杠杆开展相关实验探究：

（1）安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿顺时针方向转动，如图甲所示。则应将平衡螺母向　　（选填“左”或“右” $)$调节，直到杠杆在水平位置平衡；

（2）如图乙所示，在 $A$点挂3个重力均为 $0.5N$的钩码，在 $B$点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为　　 $N$；若在第（1）小题所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验，弹簧测力计的示数会　　（选填“偏大”、“偏小”或“不变” $)$；

（3）始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丙所示。此过程中，弹簧测力计拉力的力臂　　（选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），拉力的大小　　。

利用如图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”。

（1）实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是　　，若出现图（甲）所示情况，应将杠杆的螺母向　　（选填“左”或“右”）调。

（2）如图（乙）所示，杠杆在水平位置平衡，记录数据。根据这一次实验数据，小明立即分析得出杠杆的平衡条件，他这种做法的不足是　　。经老师提醒后，小明继续进行实验，如图（乙），若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，则杠杆　　（选填“仍保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）。

（3）如图（丙）所示，若不在B点挂钩码，可改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，当测力计从a位置转动到b位置时，使杠杆仍在水平位置平衡，其示数大小将　　。

如图，在杠杆AB上挂了一个重为G 的物体.为使杠杆在图中的位置静止．请在杠杆上画出最小动力.

如图是研究杠杆平衡条件的实验装置，要使标杆在水平位置平衡，B处应挂与A处同样大小的钩码个数为（ ）

A．6个

B．4个

C．3个

D．2个

（1）如图甲，一束光从水中斜射到水面，请画出反射光线和折射光线的大致方向；
（2）请在图乙中画出可绕O点旋转的Z形杠杆的动力臂L₁和阻力F₂；
（3）请在图丙中标出静止在磁场中的小磁针的N极、磁感线的方向和电源“＋”极.

(1)如图所示，请在A点画出能使杠杆OA在图示位置保持平衡的最小拉力的示意图。

(2)如图所示，闭合开关S后，请标出图中放置的小磁针静止时的N极。