15. 明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳,沿用至今.如图甲所示是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成.提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶.
(1) 如图甲所示,辘轳可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的.用辘轳提水的某时刻,示意图如图乙所示,它的支点是“A”“B”“C”中的点.
(2) 设大轮与小轮的半径比为3:1,水桶受到的总重力为90N.使周长为3m的大轮转动一圈,水桶匀速上升,井绳对水桶做功J；若要使辘轳静止在图乙所示位置,作用在C点最小的力应为N.(不计井绳的粗细和自重)
(3) 如图丙所示的水龙头开关的设计也应用了同样的原理,为了更省力,开关应选用(选填“①”或“②”).

(1)省力；A；(2)90；30；(3)①

(1)辘轳动力臂为大轮半径，阻力臂为小轮半径，因大轮半径大于小轮半径，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；支点为共同转动轴A点。
(2)大轮转动一圈，小轮也转动一圈，小轮周长为大轮周长的1/3（半径比3:1），即小轮周长1m，水桶上升高度h=1m，做功W=Gh=90N×1m=90J；根据杠杆平衡条件F×R=G×r，R:r=3:1，得F=G×r/R=90N×1/3=30N。
(3)水龙头开关原理同辘轳，轮半径越大动力臂越大越省力，①轮半径更大。

16. (6分)(1) 在图甲中,画出力F的力臂(图中O点为支点).
(2) 如图乙所示是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图,将自拍杆看作一个轻质杠杆,O点是支点.请在图中画出施加在A点最小的动力$F_1$和力$F_2$的力臂$l_2.$
(3) 如图丙所示,杠杆在力$F_1、$$F_2(F_2$未画出)的作用下处于平衡状态.O为支点$,l_2$是力$F_2$的力臂,请在图中画出$F_1$的力臂$l_1$和力$F_2$的示意图.

(1) 过支点O作力F作用线的垂线，垂线段即为力臂l，用虚线表示并标垂直符号。
(2) 连接OA，过A点作OA的垂线（F₁方向垂直OA向上）；过支点O作F₂作用线的垂线，垂线段即为l₂，用虚线表示并标垂直符号。
(3) 过支点O作F₁作用线的垂线，垂线段即为l₁；过l₂的端点作l₂的垂线（F₂方向垂直l₂向下），即为F₂的示意图。