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1. 如图所示，活塞式抽水机AOB部分可视为杠杆，O为支点，请画出作用在手柄A点的动力$F_1$的动力臂$l_1$和B点所受阻力$F_2$的示意图。
答案
如图所示
解析
【分析】要解决这个问题，需明确杠杆的相关概念：支点是杠杆绕着转动的固定点（本题为O）；动力臂是从支点到动力作用线的垂直距离；阻力是阻碍杠杆转动的力。首先确定支点O，再根据动力F₁的方向，过O作F₁作用线的垂线得到动力臂l₁；阻力的方向需结合抽水机的工作原理，判断B点受到的阻碍力方向，进而画出阻力F₂。
【解析】1. 画动力臂l₁：找到支点O，动力F₁作用在A点，方向竖直向上，延长F₁的作用线，从O点向该作用线作垂线段，此垂线段即为动力臂l₁；2. 画阻力F₂：当A点向上抬时，杠杆绕O转动，B点会向下运动，而抽水机的活塞需要向上运动，因此活塞对B点的阻力方向竖直向上，作用在B点，沿竖直向上画出带箭头的线段标注F₂。
【答案】
【知识点】杠杆力臂、阻力示意图
【点评】本题考查杠杆的力臂和阻力的作图，属于基础作图题，需掌握力臂的画法和阻力方向的判断方法。
【难度系数】0.6
【解析】1. 画动力臂l₁：找到支点O，动力F₁作用在A点，方向竖直向上，延长F₁的作用线，从O点向该作用线作垂线段，此垂线段即为动力臂l₁；2. 画阻力F₂：当A点向上抬时，杠杆绕O转动，B点会向下运动，而抽水机的活塞需要向上运动，因此活塞对B点的阻力方向竖直向上，作用在B点，沿竖直向上画出带箭头的线段标注F₂。
【答案】
【知识点】杠杆力臂、阻力示意图
【点评】本题考查杠杆的力臂和阻力的作图，属于基础作图题，需掌握力臂的画法和阻力方向的判断方法。
【难度系数】0.6
2. (2024·苏州模拟)如图所示，画出作用在A点使挂着毛巾的衣架保持水平平衡的最小力F及其力臂l。
答案
如图所示
解析
【分析】要画出使衣架保持水平平衡的最小力，需依据杠杆平衡条件：在阻力与阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小。因此，先确定最大动力臂：支点为O，动力作用点为A，连接OA，OA是O到A的距离，为最长的动力臂；再根据力臂是支点到力的作用线的垂直距离，过A点作OA的垂线，方向向下，此力即为最小力，对应的力臂就是OA。
【解析】根据杠杆平衡原理，阻力和阻力臂一定时，最大动力臂对应最小动力。步骤：1. 确定支点O，动力作用点A；2. 连接OA，OA为最大动力臂；3. 过A点作OA的垂线，方向向下，画出力F，OA即为力臂l，标注清楚。
【答案】
【知识点】杠杆平衡条件、力臂的画法、最小力的判断
【点评】本题是杠杆作图的基础题，核心是利用杠杆平衡条件确定最小力，关键在于找到最长动力臂，考查学生对杠杆相关概念的理解和作图能力。
【难度系数】0.6
【解析】根据杠杆平衡原理，阻力和阻力臂一定时，最大动力臂对应最小动力。步骤：1. 确定支点O，动力作用点A；2. 连接OA，OA为最大动力臂；3. 过A点作OA的垂线，方向向下，画出力F，OA即为力臂l，标注清楚。
【答案】
【知识点】杠杆平衡条件、力臂的画法、最小力的判断
【点评】本题是杠杆作图的基础题，核心是利用杠杆平衡条件确定最小力，关键在于找到最长动力臂，考查学生对杠杆相关概念的理解和作图能力。
【难度系数】0.6
3. (2024·苏州期中)如图为某款剪刀的示意图。握住手柄修剪树枝时，剪刀可视为杠杆，该杠杆的特点是 （
A.省力
B.费力
C.省功
D.省距离
A
）A.省力
B.费力
C.省功
D.省距离
答案
A
解析
【分析】要判断杠杆的类型，需依据动力臂和阻力臂的大小关系：动力臂大于阻力臂为省力杠杆，动力臂小于阻力臂为费力杠杆，动力臂等于阻力臂为等臂杠杆；同时需牢记功的原理：使用任何机械都不省功，省力机械费距离，费力机械省距离。观察修枝剪刀，支点为O，手柄处是动力作用点，动力臂更长；刀刃处是阻力作用点，阻力臂更短，因此动力臂大于阻力臂，结合功的原理即可判断。
【解析】修枝剪刀属于杠杆，支点为O点。动力作用在手柄上，动力臂是支点O到手柄动力作用线的距离；阻力是树枝对剪刀的作用力，阻力臂是支点O到刀刃阻力作用线的距离。由图可知，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，当动力臂大于阻力臂时，动力小于阻力，所以该杠杆是省力杠杆。根据功的原理，使用任何机械都不省功，故C错误；省距离的杠杆是动力臂小于阻力臂的费力杠杆，故B、D错误。因此答案选A。
【答案】A
【知识点】杠杆的分类、功的原理
【点评】本题考查杠杆类型的判断，属于基础题，解题关键是正确识别动力臂与阻力臂的大小关系，同时掌握功的原理，难度较低，适合巩固基础。
【难度系数】0.7
【解析】修枝剪刀属于杠杆，支点为O点。动力作用在手柄上，动力臂是支点O到手柄动力作用线的距离；阻力是树枝对剪刀的作用力，阻力臂是支点O到刀刃阻力作用线的距离。由图可知，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，当动力臂大于阻力臂时，动力小于阻力，所以该杠杆是省力杠杆。根据功的原理，使用任何机械都不省功，故C错误；省距离的杠杆是动力臂小于阻力臂的费力杠杆，故B、D错误。因此答案选A。
【答案】A
【知识点】杠杆的分类、功的原理
【点评】本题考查杠杆类型的判断，属于基础题，解题关键是正确识别动力臂与阻力臂的大小关系，同时掌握功的原理，难度较低，适合巩固基础。
【难度系数】0.7
4. (2024·河南)人体中有很多结构可简化为杠杆。如图,手提起物体时,桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动,这是一种
费力
杠杆,此过程中肱二头肌收缩的距离小于
(大于/等于/小于)手移动的距离。答案
费力 小于
解析
【分析】要解决该问题，需分两步思考：第一步，判断杠杆类型，先确定支点、动力臂和阻力臂：本题中肘关节是支点，肱二头肌收缩提供动力，其作用点靠近支点，动力臂短；手提起物体时，阻力作用点远离支点，阻力臂长，通过比较动力臂与阻力臂的大小判断杠杆类型。第二步，根据杠杆的特点，结合费力杠杆的特性，判断肱二头肌收缩距离与手移动距离的关系。
【解析】1. 杠杆类型判断：杠杆的分类依据是动力臂与阻力臂的大小关系，当动力臂小于阻力臂时，为费力杠杆。本题中，支点为肘关节，肱二头肌的动力臂（支点到动力作用线的距离）较短，手处的阻力臂（支点到阻力作用线的距离）较长，动力臂小于阻力臂，因此该杠杆是费力杠杆。2. 距离关系：费力杠杆的特点是费力但省距离，即动力移动的距离小于阻力移动的距离，因此肱二头肌收缩的距离小于手移动的距离。
【答案】费力 小于
【知识点】杠杆分类、杠杆特点
【点评】本题结合人体结构考查杠杆的实际应用，需准确识别杠杆五要素，理解不同类型杠杆的特点，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】1. 杠杆类型判断：杠杆的分类依据是动力臂与阻力臂的大小关系，当动力臂小于阻力臂时，为费力杠杆。本题中，支点为肘关节，肱二头肌的动力臂（支点到动力作用线的距离）较短，手处的阻力臂（支点到阻力作用线的距离）较长，动力臂小于阻力臂，因此该杠杆是费力杠杆。2. 距离关系：费力杠杆的特点是费力但省距离，即动力移动的距离小于阻力移动的距离，因此肱二头肌收缩的距离小于手移动的距离。
【答案】费力 小于
【知识点】杠杆分类、杠杆特点
【点评】本题结合人体结构考查杠杆的实际应用，需准确识别杠杆五要素，理解不同类型杠杆的特点，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
5. 如图是小华做“探究杠杆平衡条件”实验时的情形，下列操作能使杠杆在水平位置平衡的是（
A.增加钩码的个数
B.向左调节平衡螺母
C.向右移动钩码
D.减小弹簧测力计的拉力
C
）A.增加钩码的个数
B.向左调节平衡螺母
C.向右移动钩码
D.减小弹簧测力计的拉力
答案
C
解析
【分析】
本题考查杠杆平衡条件的应用，解题思路是：先明确杠杆平衡条件为动力×动力臂=阻力×阻力臂（$F_1L_1=F_2L_2$）；再分析题图中杠杆的受力与力臂：左侧有3个钩码，阻力为$3G$，阻力臂为$3L$，左侧力矩为$3G×3L=9GL$；右侧弹簧测力计的拉力为动力，动力臂为$2L$，此时杠杆左端下沉，说明左侧力矩大于右侧力矩。结合各选项操作，判断能否使两侧力矩相等，让杠杆平衡。
【解析】
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，逐一分析选项：
1. 选项A：增加钩码个数，左侧阻力变大，左侧力矩进一步增大，左端更下沉，无法平衡，错误。
2. 选项B：平衡螺母仅在实验前调节杠杆水平平衡，实验过程中不能调节平衡螺母，错误。
3. 选项C：向右移动钩码（或向右移动弹簧测力计，增大右侧动力臂），若向右移动弹簧测力计，右侧动力臂增大，右侧力矩增大；若向右移动左侧钩码，左侧阻力臂减小，左侧力矩减小，均可使两侧力矩相等，让杠杆平衡，正确。
4. 选项D：减小弹簧测力计的拉力，右侧动力变小，右侧力矩减小，更小于左侧力矩，无法平衡，错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、杠杆的应用
【点评】
本题是杠杆平衡条件的基础应用题，需明确实验中平衡螺母的使用时机，结合力矩变化分析操作是否合理，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题考查杠杆平衡条件的应用，解题思路是：先明确杠杆平衡条件为动力×动力臂=阻力×阻力臂（$F_1L_1=F_2L_2$）；再分析题图中杠杆的受力与力臂：左侧有3个钩码，阻力为$3G$，阻力臂为$3L$，左侧力矩为$3G×3L=9GL$；右侧弹簧测力计的拉力为动力，动力臂为$2L$，此时杠杆左端下沉，说明左侧力矩大于右侧力矩。结合各选项操作，判断能否使两侧力矩相等，让杠杆平衡。
【解析】
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，逐一分析选项：
1. 选项A：增加钩码个数，左侧阻力变大，左侧力矩进一步增大，左端更下沉，无法平衡，错误。
2. 选项B：平衡螺母仅在实验前调节杠杆水平平衡，实验过程中不能调节平衡螺母，错误。
3. 选项C：向右移动钩码（或向右移动弹簧测力计，增大右侧动力臂），若向右移动弹簧测力计，右侧动力臂增大，右侧力矩增大；若向右移动左侧钩码，左侧阻力臂减小，左侧力矩减小，均可使两侧力矩相等，让杠杆平衡，正确。
4. 选项D：减小弹簧测力计的拉力，右侧动力变小，右侧力矩减小，更小于左侧力矩，无法平衡，错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、杠杆的应用
【点评】
本题是杠杆平衡条件的基础应用题，需明确实验中平衡螺母的使用时机，结合力矩变化分析操作是否合理，难度适中。
【难度系数】
0.5
6. 如图所示，在杠杆OA的B处悬挂一个重物G，A端用细绳吊在小圆环M的下面，且细绳长AM等于圆弧环PQ的半径，此时杠杆恰处于水平状态，A点与圆弧环PQ的圆心重合。在小圆环M从P点逐渐沿顺时针方向滑到Q点的过程中，细绳对A端的作用力大小（
A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.先变大后变小
D.先变小后变大
D
）A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.先变大后变小
D.先变小后变大
答案
D
解析
【分析】
要解决该问题，需结合杠杆平衡条件分析拉力的变化：杠杆OA以O为支点，阻力是重物G，阻力臂OB为定值，因此阻力与阻力臂的乘积是定值；A端细绳的拉力为动力，动力大小与动力臂（支点O到拉力作用线的垂直距离）成反比。由于圆弧PQ的圆心为A，AM为圆弧半径，拉力方向始终沿AM方向，当M从P滑到Q时，AM与水平方向（OA）的夹角先增大到90°再减小，导致动力臂先变大后变小，因此拉力大小先变小后变大。
【解析】
根据杠杆平衡条件：$ F · L_{\mathrm{动}} = G · L_{\mathrm{阻}} $，其中阻力$ G $、阻力臂$ OB $为定值，故$ G · OB $是定值，即拉力$ F $与动力臂$ L_{\mathrm{动}} $成反比。
圆弧PQ的圆心为A，AM为圆弧半径，拉力方向始终沿AM所在直线。当小圆环M从P顺时针滑到Q时，AM与水平杠杆OA的夹角先增大至90°（M在圆弧最高点时），再减小。动力臂是支点O到拉力作用线的垂直距离，其大小随夹角变化：夹角增大到90°时，动力臂变大；夹角从90°减小时，动力臂变小。因此动力臂先变大后变小，结合$ F = \frac{G · OB}{L_{\mathrm{动}}} $，可知拉力$ F $先变小后变大。
【答案】
D
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂
【点评】
本题结合杠杆平衡与圆周运动特点，核心是明确拉力方向随M滑动的变化，进而分析动力臂的变化，需掌握力臂的判断方法，属于中等难度的力学题。
【难度系数】
0.4
要解决该问题，需结合杠杆平衡条件分析拉力的变化：杠杆OA以O为支点，阻力是重物G，阻力臂OB为定值，因此阻力与阻力臂的乘积是定值；A端细绳的拉力为动力，动力大小与动力臂（支点O到拉力作用线的垂直距离）成反比。由于圆弧PQ的圆心为A，AM为圆弧半径，拉力方向始终沿AM方向，当M从P滑到Q时，AM与水平方向（OA）的夹角先增大到90°再减小，导致动力臂先变大后变小，因此拉力大小先变小后变大。
【解析】
根据杠杆平衡条件：$ F · L_{\mathrm{动}} = G · L_{\mathrm{阻}} $，其中阻力$ G $、阻力臂$ OB $为定值，故$ G · OB $是定值，即拉力$ F $与动力臂$ L_{\mathrm{动}} $成反比。
圆弧PQ的圆心为A，AM为圆弧半径，拉力方向始终沿AM所在直线。当小圆环M从P顺时针滑到Q时，AM与水平杠杆OA的夹角先增大至90°（M在圆弧最高点时），再减小。动力臂是支点O到拉力作用线的垂直距离，其大小随夹角变化：夹角增大到90°时，动力臂变大；夹角从90°减小时，动力臂变小。因此动力臂先变大后变小，结合$ F = \frac{G · OB}{L_{\mathrm{动}}} $，可知拉力$ F $先变小后变大。
【答案】
D
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂
【点评】
本题结合杠杆平衡与圆周运动特点，核心是明确拉力方向随M滑动的变化，进而分析动力臂的变化，需掌握力臂的判断方法，属于中等难度的力学题。
【难度系数】
0.4
