杠杆和机械效率问题(初中物理知识竞赛辅导)学习资料.doc

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1、精品好文档，推荐学习交流物理竞赛辅导---杠杆和机械效率问题1．小强在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住磁体的位置应在：（　　　）A.磁体的重心处B.磁体的某一磁极处C.磁体重心的北侧D.磁体重心的南侧思路点拨北京位于北半球，在地球的北半球表面处，地球磁场对磁体北极的作用力FN是斜向下指向北方，而对磁体南极的作用力Fs则与FN方向相反，即斜向上指向南方．在北京若以一线悬挂一均匀磁体使其在水平位置平衡，如图所示，显然这时可将此磁体视为一根可绕悬点0转动的杠杆，在地磁场

2、的作用下，此磁体的平衡位置必沿南北方向且其北极必指向北方．此时磁体受到自身的重力G(设其重心位于C点)和地磁场对其南、北两极的作用力Fs和FN，由图可见，为使此杠杆能在图示位置上平衡，由杠杆平衡条件可以作出判断：悬点0应该在重心C的北侧一些．引申拓展本题的解答中，有些同学由于考虑不仔细而错选了A，认为悬线应系于磁体的重心处．得出这一错误答案的原因：一是根本忽略了地磁场力，只考虑磁体自身重力的作用；二是尽管考虑了地磁场力，却简单地认为地磁场力就是沿水平方向，而忽略了地磁场力相对于水平是略有倾斜的．2．如图所示的装

3、置中，均匀木棒AB的A端固定在铰链上，悬线一端绕过某定滑轮，另一端套在木棒上使木棒保持水平，现使线套逐渐向右移动，但始终保持木棒水平，则悬线上的拉力（棒和悬线均足够长）（）A．逐渐变小B．逐渐变大C．先逐渐变大，后又变小D．先逐渐变小，后又变大思路点拨如图所示，以G表示杆AB的自重，a表示杆的重心到A端的距离，T表示悬线拉力的大小，L表示作用于杆AB上的悬线拉力对A点的力臂．把AB视为一根可绕A端转动的杠杆，则由杠杆的平衡条件应有G·a＝T·L由此得当线套在杆上逐渐向右移动时，拉力T的动力臂L经历了先逐渐变大后

4、又逐渐变小的过程，故悬线的拉力T则是逐渐变小后逐渐变大．3.某工厂设计了一个蓄水池（如图所示），水源A罐的夜面高度h1保持不变。罐底有一个小出水口，面积为S1。孔下通过一个截面积为S2活塞与杠杆BC相连。杠杆可绕B端上下转动，另一端有一个中空的圆柱形浮子，横截面积为S3，BO是杠杆总长的。原设计打算当杠杆水平时，浮子浸入水深为h2，活塞恰好能赌住出水口，但在使用时发现，活塞离出水口尚有极小一段距离时，浮子便不再上浮，此时浮子没入水深为h3仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢6精品好文档，推荐学习交流。为了

5、使活塞自动堵住出水口，只得将浮子的重量减去G′。试求浮子应减去重量G′的大小。（活塞及连杆的重量不计，杠杆所受浮力不计。）答案：设浮子原重为G，杠杆长为l。浮子减重G′后，由倾斜变为水平。上升高度为h3－h2,活塞上升Δh＝。活塞减重前，杠杆平衡时（S3h3ρ水g－G）l＝ρ水gS2(h1＋Δh)……………(1)浮子减重后[S3h2ρ水g－(G－G')]l＝ρ水gS1h1……………(2)解上面的联立方程，可得G′＝ρ水g[S1h1＋3S3(h3－h2)－S2(h1＋)]4.某工地在冬季水利建设中设计了一个提起重

6、物的机械，图是这个机械一个组成部分的示意图。OA是根钢管，每米受重力为30N；O是转动轴；重物的质量m为150kg，挂在B处，OB＝1m；拉力F加在A点，竖直向上，取g＝10N/kg。为维持平衡，钢管OA为多长时所用的拉力最小？这个最小拉力是多少？答案：设OA＝x，OB＝b，每米长钢管重为w＝30N/m．根据杠杆平衡条件可以列出方程bmg＋·wx＝Fx整理后为①这个方程有解的条件是△≥0，其中②　　由此解出F≥300N　　从①式可以解出钢管长由于拉力最小时△＝0所以拉力最小时的钢管长为5．现有一准确的杆秤和一把

7、有刻度的直尺，请你用它们测出这杆秤的秤砣的质量。分析与解答：如图是杆秤的结构示意图。秤钩A到提钮的距离为d，零刻度线（即定盘星）B到满刻度C的距离为L,B到提纽的距离为L0,秤杆和秤钩所受重力为G，作用点（重心）到提纽的距离为d0.设秤砣的质量为m，杆秤的最大称量为M（即满刻度C的示数）。手提提纽将秤砣挂到零刻度B位置上，不挂重物时杆秤是平衡的，称作空秤平衡。根据杠杆平衡条件得：当把秤砣挂放在C点，则在秤钩上需要同时挂一质量为M的物体，秤又达到平衡。根据杠杆平衡条件得由上式解得：m=Md/L从杆秤上读出最大秤量

8、M,用直尺量出d和L代入上式即可求出秤砣的质量。变式训练：在上题所示的杆秤中，若秤杆全长为6cm,提纽到秤钩距离为10cm，配用一个质量为500g的秤砣，该杆秤最大称量为6．螺旋千斤顶是一种常用的超重装置（如图）仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢6精品好文档，推荐学习交流。用手柄转动螺杆时，螺杆顶端的生物就随螺杆一起上升。若螺杆直径为d，螺距为h，手柄末端到转轴的距离为l。要举