以下是一些初中杠杆计算题的40道带答案:
1. 杠杆平衡条件计算题:在轻质杠杆的B点挂一重物G,设OA为L1,OB为L2,在A点施加一个压力F,杠杆在水平位置平衡,求杠杆受到的压力F的大小。
答案:F=G(L1-L2)/ L1。
2. 一杠杆在支架上,杆上A处挂一重物G,在杆的B处有一拉力F作用,杆处于静止状态,若将拉力改为竖直向下,要使杠杆仍静止在原位,求作用力F应增大多少?
答案:设原来力臂为L,则由杠杆平衡条件得:GAL=F(L-L1),所以F=GA/(L-L1),当拉力改为竖直向下时,由杠杆平衡条件得:GAL+F'L1=F'L,所以F'=GA/(L1)。所以F'-F=(L1-L)/(L-L1)GA。
3. 杠杆的平衡条件计算题:一根长2m、粗细均匀的硬棒AB,其下端固定在水平地面上的C点,AB与地面成30°夹角。已知AB受到的重力为G,现将AB稍微抬起一点使B端沿地面上的D点升高到B′点,如图所示。求此时动力作用点D到A点的距离。
答案:根据杠杆平衡条件可知:G×OC=F×OB′,其中OC=2m×sin30°=1m/2,OB′=OC+CD=OC+OD′,解得D′=G×OC/(F×cos30°)。
4. 杠杆的平衡条件综合计算题:一根长2m、粗细均匀的硬棒AB,其下端固定在水平地面上的C点,AB与地面成30°夹角。已知AB受到的重力为G,现将AB稍微抬起一点使B端沿地面上的D点升高到B′点,同时棒受到的摩擦力也增加了ΔF。求此时动力作用点D到A点的距离。
答案:根据杠杆平衡条件可知: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. 杠杆的动态平衡问题计算题:一根长为2m、粗细均匀的硬棒AB,其下端固定在水平地面上的C点。已知AB受到的重力为G。现将AB稍微抬起一点使B端沿地面上的D点升高到B′点,在抬起的过程中动力作用点D到A点的距离x不断减小。求棒从开始抬起到抬至B′点的过程中动力所做的功。
答案:根据几何关系可知动力移动的距离为x-x',所以动力所做的功为W=F×(x-x')=(G×OC×sin30°-ΔF×OC)×(x-x')=(G/2-ΔF)×(x-x')。
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题目:
一个杠杆在水平位置平衡,已知阻力为10N,阻力臂为0.5m,动力臂为2m。若要使杠杆恢复水平平衡状态,在杠杆的另一侧需要施加多大的动力?
答案:
解:根据杠杆平衡条件,有:
$F_{1} \times L_{1} = F_{2} \times L_{2}$
其中:$F_{1}$为动力,$L_{1}$为动力臂,$F_{2}$为阻力,$L_{2}$为阻力臂。
已知阻力为10N,阻力臂为0.5m,动力臂为2m。代入上述公式可得:
$F_{1} \times 2m = 10N \times 0.5m$
解得:$F_{1} = 5N$
所以,为了使杠杆恢复水平平衡状态,需要在杠杆的另一侧施加5N的动力。
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