以下是一些初中杠桿計算題的40道帶答案:
1. 杠桿平衡條件計算題:在輕質杠桿的B點掛一重物G,設OA為L1,OB為L2,在A點施加一個壓力F,杠桿在水平位置平衡,求杠桿受到的壓力F的大小。
答案:F=G(L1-L2)/ L1。
2. 一杠桿在支架上,桿上A處掛一重物G,在桿的B處有一拉力F作用,桿處于靜止狀態,若將拉力改為豎直向下,要使杠桿仍靜止在原位,求作用力F應增大多少?
答案:設原來力臂為L,則由杠桿平衡條件得:GAL=F(L-L1),所以F=GA/(L-L1),當拉力改為豎直向下時,由杠桿平衡條件得:GAL+F'L1=F'L,所以F'=GA/(L1)。所以F'-F=(L1-L)/(L-L1)GA。
3. 杠桿的平衡條件計算題:一根長2m、粗細均勻的硬棒AB,其下端固定在水平地面上的C點,AB與地面成30°夾角。已知AB受到的重力為G,現將AB稍微抬起一點使B端沿地面上的D點升高到B′點,如圖所示。求此時動力作用點D到A點的距離。
答案:根據杠桿平衡條件可知:G×OC=F×OB′,其中OC=2m×sin30°=1m/2,OB′=OC+CD=OC+OD′,解得D′=G×OC/(F×cos30°)。
4. 杠桿的平衡條件綜合計算題:一根長2m、粗細均勻的硬棒AB,其下端固定在水平地面上的C點,AB與地面成30°夾角。已知AB受到的重力為G,現將AB稍微抬起一點使B端沿地面上的D點升高到B′點,同時棒受到的摩擦力也增加了ΔF。求此時動力作用點D到A點的距離。
答案:根據杠桿平衡條件可知:G×OC+ΔF×OB′=F×OB″,其中OC=2m×sin30°=1m/2,OB″=OD″-OB′=x-OB′,解得x=(G×OC+ΔF×OB′)/F。
5. 杠桿的動態平衡問題計算題:一根長為2m、粗細均勻的硬棒AB,其下端固定在水平地面上的C點。已知AB受到的重力為G。現將AB稍微抬起一點使B端沿地面上的D點升高到B′點,在抬起的過程中動力作用點D到A點的距離x不斷減小。求棒從開始抬起到抬至B′點的過程中動力所做的功。
答案:根據幾何關系可知動力移動的距離為x-x',所以動力所做的功為W=F×(x-x')=(G×OC×sin30°-ΔF×OC)×(x-x')=(G/2-ΔF)×(x-x')。
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題目:
一個杠桿在水平位置平衡,已知阻力為10N,阻力臂為0.5m,動力臂為2m。若要使杠桿恢復水平平衡狀態,在杠桿的另一側需要施加多大的動力?
答案:
解:根據杠桿平衡條件,有:
$F_{1} \times L_{1} = F_{2} \times L_{2}$
其中:$F_{1}$為動力,$L_{1}$為動力臂,$F_{2}$為阻力,$L_{2}$為阻力臂。
已知阻力為10N,阻力臂為0.5m,動力臂為2m。代入上述公式可得:
$F_{1} \times 2m = 10N \times 0.5m$
解得:$F_{1} = 5N$
所以,為了使杠桿恢復水平平衡狀態,需要在杠桿的另一側施加5N的動力。
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