4.“低头族”长时间低头看手机，其力学原理可通过杠杆模型解释。如图所示，支点在颈椎O处，A点为头颅的重心，B为颈部肌肉拉力F的作用点，拉力方向始终垂直于OB，下列分析正确的是（）


A.低头角度θ变大，F的力臂增大
B.头部前倾增大了阻力臂，后颈肌肉容易疲劳
C.低头角度θ变大，F的大小不变
D.低头时，人的头部和颈椎组成省力杠杆

4.B

【分析】本题考查杠杆平衡条件的应用，需先明确杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂，再结合杠杆平衡条件（$F_1L_1=F_2L_2$）分析各选项。支点为颈椎O，阻力是头颅重力$G$，阻力臂是支点O到重力$G$作用线的垂直距离；动力是颈部肌肉拉力$F$，因$F$垂直于OB，故动力臂为OB的长度（定值），据此判断各选项的正误。
【解析】根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂（$F_1L_1=F_2L_2$）。
选项A：$F$的力臂是OB的长度，始终不变，与低头角度$θ$无关，故A错误；
选项B：头部前倾（$θ$变大）时，阻力臂（O到$G$作用线的垂直距离）增大，阻力$G$不变，动力臂OB不变，根据杠杆平衡条件，所需动力$F$增大，后颈肌肉容易疲劳，故B正确；
选项C：$θ$变大时，阻力臂增大，由$F=\frac{G×阻力臂}{动力臂}$可知，$G$和动力臂不变，阻力臂增大则$F$增大，故C错误；
选项D：动力臂OB小于阻力臂，该杠杆属于费力杠杆，故D错误。
【答案】B
【知识点】杠杆平衡条件、力臂、杠杆分类
【点评】本题结合生活中“低头族”的现象考查杠杆知识，需准确识别动力臂与阻力臂，理解杠杆平衡条件，是物理中常见的应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.6

5.(双选)如图所示,人的前臂相当于一根杠杆。对这根杠杆提起重物的过程,以下分析合理的是 ()


A.前臂杠杆的支点O在肘关节处
B.肱二头肌给桡骨的力$F_1$是阻力
C.重物给前臂的力$F_2$是动力
D.前臂是一根费力杠杆

5.AD

【分析】
要解决这道题，需先明确杠杆的核心概念：①支点是杠杆绕着转动的固定点；②动力是使杠杆转动的力，阻力是阻碍杠杆转动的力；③杠杆类型由动力臂与阻力臂的大小关系决定（动力臂＜阻力臂为费力杠杆，动力臂＞阻力臂为省力杠杆）。接下来逐一分析选项：
选项A：前臂提起重物时，绕肘关节处转动，因此支点在肘关节，该选项正确。
选项B：肱二头肌给桡骨的力$F_1$是使前臂转动的力，属于动力，不是阻力，该选项错误。
选项C：重物给前臂的力$F_2$是阻碍前臂转动的力，属于阻力，不是动力，该选项错误。
选项D：肱二头肌的力臂（动力臂）小于重物的力臂（阻力臂），因此前臂是费力杠杆，该选项正确。
【解析】
根据杠杆的相关知识分析如下：
1. 支点判断：杠杆绕固定点转动，前臂提起重物时，绕肘关节转动，故支点在肘关节，A选项正确。
2. 动力与阻力判断：使杠杆转动的力为动力，阻碍杠杆转动的力为阻力。肱二头肌的力$F_1$使前臂转动，是动力；重物的力$F_2$阻碍前臂转动，是阻力，因此B、C选项错误。
3. 杠杆类型判断：动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆。肱二头肌到肘关节的距离（动力臂）小于重物到肘关节的距离（阻力臂），故前臂是费力杠杆，D选项正确。
综上，正确选项为AD。
【答案】
AD
【知识点】
杠杆五要素、费力杠杆
【点评】
本题考查杠杆的基础概念应用，需准确区分支点、动力、阻力，以及根据力臂关系判断杠杆类型，是杠杆知识点的常规考查，难度适中，易混淆动力与阻力的判断。
【难度系数】
0.6

6.如图甲是学校农场的一个拔草神器。拔草时,可以把它看成一个杠杆,图乙为其简化示意图,$F_2$为拔草时杠杆受到的阻力。请在乙图中画出:
(1)阻力$F_2$的力臂$l_2$。
(2)作用在C点的最小动力$F_1$。

6. 如图所示。

【分析】
要完成本题作图，需掌握杠杆的力臂画法和最小动力的确定方法：首先确定杠杆的支点，力臂是支点到力的作用线的垂直距离；根据杠杆平衡条件，当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小，最长动力臂为支点到动力作用点的距离。步骤如下：1. 确定支点：图乙中杠杆绕B点转动，支点为B；2. 画阻力$F_2$的力臂$l_2$：过支点B作$F_2$作用线的垂线段，即为$l_2$；3. 画最小动力$F_1$：连接支点B与动力作用点C，得到最长动力臂BC，过C点作垂直于BC且与$F_2$转动方向相反的力，即为最小动力$F_1$。
【解析】
（1）阻力$F_2$的力臂：从支点B向阻力$F_2$的作用线作垂线，垂线段长度就是力臂$l_2$；
（2）最小动力$F_1$：根据杠杆平衡条件，最大动力臂是支点B到C点的距离BC，因此过C点作垂直于BC的力，方向与$F_2$使杠杆转动的方向相反，该力为最小动力$F_1$。
【答案】

【知识点】
杠杆力臂、杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆的基本作图，是杠杆章节的基础题型，需牢记力臂的定义和最小动力的确定依据，难度适中，属于学生较易掌握的内容。
【难度系数】
0.5

1.(双选)手工制作杆秤的工艺在中国历史悠久。如图,《墨经》中将待称量的物体称为“重”,将秤砣称为“权”。称量时,先将“重”挂在挂钩上,然后将“权”拨到合适位置,直至秤杆水平平衡,此时根据“权”绳所对应的刻度就可以知道待称量物体的质量。下列说法中正确的是 ()


A.称量过程中,秤杆上的B点是支点
B.“标”“本”表示力,“权”“重”表示力臂
C.当“重”更重时,应将“权”向左移动
D.若“权”磕掉一块,人们在不知道的情况下用其称量,“重”的测量值将偏小

1.AC

【分析】这道题考查杠杆平衡条件的实际应用，首先明确杆秤的结构：B点是提纽，为杠杆的支点；“权”是秤砣的重力，对应力臂为AB段；“重”是待测物体的重力，对应力臂为BC段。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$（即$G_{权}×AB = G_{重}×BC$），逐一分析选项：
1. 选项A：杠杆绕着转动的固定点是支点，杆秤的提纽B点符合支点的定义，故该选项正确；
2. 选项B：“权”和“重”是作用在杠杆上的力，“标”（AB）和“本”（BC）是对应的力臂，选项将力和力臂的概念混淆，故该选项错误；
3. 选项C：当“重”更重时，即$G_{重}$增大，根据杠杆平衡式，$G_{权}$和BC不变，需增大AB才能平衡，因此应将“权”向左移动，该选项正确；
4. 选项D：“权”磕掉一块后，$G_{权}$减小，称量同一“重”时，需要更大的AB才能平衡，权会向左移动，对应的刻度（测量值）会偏大，并非偏小，故该选项错误。
【解析】根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$分析各选项：
A选项：杆秤的提纽B点是杠杆的支点，A正确；
B选项：“权”“重”是力，“标”“本”是力臂，B错误；
C选项：“重”更重时，需增大权的力臂，故将“权”向左移动，C正确；
D选项：“权”磕掉后，称量同一物体时测量值偏大，D错误。
【答案】AC
【知识点】杠杆平衡条件、力与力臂
【点评】本题结合古代杆秤的实际场景考查杠杆平衡条件的应用，需要明确支点、力和力臂的对应关系，利用平衡条件分析各选项，属于杠杆知识的典型应用题型，难度适中。
【难度系数】0.6

2. 一轻质杠杆AB水平放置，在杠杆上悬挂一个西瓜，杠杆长1 m，O为杠杆的支点，OA长0.2 m，B点用弹簧测力计竖直提起，其装置如图所示。

(1)该杠杆属于杠杆。
(2)若西瓜悬挂点距O点0.4 m，弹簧测力计的示数为8 N，此时杠杆恰好在水平位置平衡，求该西瓜的重力。

2.(1)省力
(2)动力臂:$l_1=OB=1\ \mathrm{m}-0.2\ \mathrm{m}=0.8\ \mathrm{m}$
阻力臂:$l_2=0.4\ \mathrm{m}$
西瓜对杠杆的拉力为阻力,由杠杆平衡条件可得:
$F_{\mathrm{拉}}×l_2=F×l_1$
则西瓜的重力:
$G=F_{\mathrm{拉}}=\frac{l_1}{l_2}×F=\frac{0.8\ \mathrm{m}}{0.4\ \mathrm{m}}×8\ \mathrm{N}=16\ \mathrm{N}$

【分析】
要解决本题，需先明确杠杆的支点、动力臂与阻力臂，通过比较动力臂和阻力臂的大小判断杠杆类型；再利用杠杆平衡条件（动力×动力臂=阻力×阻力臂）计算西瓜的重力。首先确定支点为O，动力是弹簧测力计对B点的拉力，动力臂为OB的长度；阻力是西瓜对杠杆的拉力（等于西瓜重力），阻力臂为西瓜悬挂点到O点的距离。
【解析】
(1) 计算动力臂：$OB = 1\ \mathrm{m} - 0.2\ \mathrm{m} = 0.8\ \mathrm{m}$，阻力臂$l_2 = 0.4\ \mathrm{m}$。由于动力臂大于阻力臂，因此该杠杆属于省力杠杆。
(2) 根据杠杆平衡条件$F_1l_1 = F_2l_2$，其中动力$F_1 = 8\ \mathrm{N}$，动力臂$l_1 = 0.8\ \mathrm{m}$，阻力臂$l_2 = 0.4\ \mathrm{m}$，阻力等于西瓜重力$G$，代入公式得：
$G = \frac{F_1l_1}{l_2} = \frac{8\ \mathrm{N} × 0.8\ \mathrm{m}}{0.4\ \mathrm{m}} = 16\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1) 省力；(2) 16 N
【知识点】
杠杆分类、杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆的分类判断和杠杆平衡条件的应用，属于力学基础题，核心是正确确定动力臂与阻力臂，代入平衡公式计算即可，难度较低。
【难度系数】
0.6