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3. 用力捏开夹子的过程,夹子可视为杠杆。下列四幅图中,夹子的支点、动力、阻力标注均正确的是( )
答案
A
解析
【解析】
用力捏开夹子时，夹子绕O点转动，故O为支点；手对夹子的作用力是动力$F_1$，方向向下；夹子要张开，圆环对夹子的力阻碍其张开，是阻力$F_2$，方向向下。只有A选项的支点、动力、阻力标注均正确。
【答案】
A
【知识点】
杠杆的五要素
【点评】
本题考查杠杆五要素的判断，明确动力是使杠杆转动的力，阻力是阻碍杠杆转动的力，支点是杠杆绕着转动的点是解题关键。
【难度系数】
0.6
用力捏开夹子时，夹子绕O点转动，故O为支点；手对夹子的作用力是动力$F_1$，方向向下；夹子要张开，圆环对夹子的力阻碍其张开，是阻力$F_2$，方向向下。只有A选项的支点、动力、阻力标注均正确。
【答案】
A
【知识点】
杠杆的五要素
【点评】
本题考查杠杆五要素的判断，明确动力是使杠杆转动的力，阻力是阻碍杠杆转动的力，支点是杠杆绕着转动的点是解题关键。
【难度系数】
0.6
4. 如图为“探究杠杆的平衡条件”的实验场景,使用的钩码规格相同。
(1) 挂钩码前杠杆静止在如图甲所示位置,此时杠杆处于________(选填“平衡”或“不平衡”)状态。
(2) 为了使图甲中的杠杆在水平位置平衡,可以将右侧平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节。
(3) 实验时,在已调平的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码,调节钩码位置,使其在水平位置重新平衡。使杠杆在水平位置平衡主要是为了方便测量________。收集的实验数据如下表所示,经分析可得出杠杆的平衡条件为：______。
|次数|动力$F_{1}/N$|动力臂$l_{1}/cm$|阻力$F_{2}/N$|阻力臂$l_{2}/cm$|
|1|1.0|15.0|1.5|10.0|
|2|1.0|20.0|4.0|5.0|
|3|2.0|15.0|3.0|10.0|
(4) 为了进一步验证实验结论,又做了图乙所示的实验。现将弹簧测力计从$a位置移动到b$位置,在此过程中杠杆始终在水平位置平衡,则弹簧测力计示数将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(1) 挂钩码前杠杆静止在如图甲所示位置,此时杠杆处于________(选填“平衡”或“不平衡”)状态。
(2) 为了使图甲中的杠杆在水平位置平衡,可以将右侧平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节。
(3) 实验时,在已调平的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码,调节钩码位置,使其在水平位置重新平衡。使杠杆在水平位置平衡主要是为了方便测量________。收集的实验数据如下表所示,经分析可得出杠杆的平衡条件为：______。
|次数|动力$F_{1}/N$|动力臂$l_{1}/cm$|阻力$F_{2}/N$|阻力臂$l_{2}/cm$|
|1|1.0|15.0|1.5|10.0|
|2|1.0|20.0|4.0|5.0|
|3|2.0|15.0|3.0|10.0|
(4) 为了进一步验证实验结论,又做了图乙所示的实验。现将弹簧测力计从$a位置移动到b$位置,在此过程中杠杆始终在水平位置平衡,则弹簧测力计示数将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
答案
平衡
右
力臂
动力×动力臂=阻力×阻力臂（或$F_1 l_1 = F_2 l_2）$
变大
右
力臂
动力×动力臂=阻力×阻力臂（或$F_1 l_1 = F_2 l_2）$
变大
解析
【解析】
(1) 杠杆静止时处于平衡状态，因此挂钩码前杠杆静止在图甲所示位置时，处于平衡状态。
(2) 图甲中杠杆左端下沉、右端上翘，为使杠杆在水平位置平衡，应将右侧平衡螺母向右调节。
(3) 杠杆在水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，便于测量力臂；分析表格数据，每次动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积，可得杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂（或$F_1 l_1 = F_2 l_2$）。
(4) 弹簧测力计从$a$位置移动到$b$位置，动力臂变小，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知动力变大，因此弹簧测力计示数将变大。
【答案】
(1) 平衡
(2) 右
(3) 力臂；动力×动力臂=阻力×阻力臂（或$F_1 l_1 = F_2 l_2$）
(4) 变大
【知识点】
杠杆的平衡状态；杠杆的平衡条件；力臂的测量
【点评】
本题为探究杠杆平衡条件的基础实验题，考查了平衡状态判断、杠杆调平方法、平衡条件的推导及应用，侧重对实验基本操作和原理的考查，是力学实验常考题型。
【难度系数】
0.8
(1) 杠杆静止时处于平衡状态，因此挂钩码前杠杆静止在图甲所示位置时，处于平衡状态。
(2) 图甲中杠杆左端下沉、右端上翘，为使杠杆在水平位置平衡，应将右侧平衡螺母向右调节。
(3) 杠杆在水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，便于测量力臂；分析表格数据，每次动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积，可得杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂（或$F_1 l_1 = F_2 l_2$）。
(4) 弹簧测力计从$a$位置移动到$b$位置，动力臂变小，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知动力变大，因此弹簧测力计示数将变大。
【答案】
(1) 平衡
(2) 右
(3) 力臂；动力×动力臂=阻力×阻力臂（或$F_1 l_1 = F_2 l_2$）
(4) 变大
【知识点】
杠杆的平衡状态；杠杆的平衡条件；力臂的测量
【点评】
本题为探究杠杆平衡条件的基础实验题，考查了平衡状态判断、杠杆调平方法、平衡条件的推导及应用，侧重对实验基本操作和原理的考查，是力学实验常考题型。
【难度系数】
0.8
5. 如图所示是某同学做俯卧撑时的示意图,已知他的身高为$1.7m$,质量为$50kg$。身体可视为杠杆,$O$点为支点,$A$点为重心。($g取10N/kg$)
(1) 该同学所受重力是多少？
(2) 如图所示情况下,求地面对双手支持力的大小。
(1) 该同学所受重力是多少？
(2) 如图所示情况下,求地面对双手支持力的大小。
答案
解：
(1) 该同学所受重力：
$ G=mg=50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$
(2) 由图可知，动力臂$l_1=0.9\ \mathrm{m}+0.6\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{m}$，阻力臂$l_2=0.9\ \mathrm{m}$。
根据杠杆平衡条件$F l_1 = G l_2$，可得地面对双手的支持力：
$ F=\frac{l_2}{l_1}G=\frac{0.9\ \mathrm{m}}{1.5\ \mathrm{m}} × 500\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$
(1) 该同学所受重力：
$ G=mg=50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$
(2) 由图可知，动力臂$l_1=0.9\ \mathrm{m}+0.6\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{m}$，阻力臂$l_2=0.9\ \mathrm{m}$。
根据杠杆平衡条件$F l_1 = G l_2$，可得地面对双手的支持力：
$ F=\frac{l_2}{l_1}G=\frac{0.9\ \mathrm{m}}{1.5\ \mathrm{m}} × 500\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$
解析
【解析】
(1) 已知该同学质量$m=50\ \mathrm{kg}$，根据重力公式$G=mg$，代入数据计算重力：
$ G=mg=50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$
(2) 由图可知，动力臂$l_1=0.9\ \mathrm{m}+0.6\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{m}$，阻力臂$l_2=0.9\ \mathrm{m}$，阻力为自身重力$G=500\ \mathrm{N}$。
根据杠杆平衡条件$F l_1 = G l_2$，可得地面对双手的支持力：
$ F=\frac{l_2}{l_1}G=\frac{0.9\ \mathrm{m}}{1.5\ \mathrm{m}} × 500\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{500\ \mathrm{N}}$
(2) $\boldsymbol{300\ \mathrm{N}}$
【知识点】
重力的计算，杠杆平衡条件
【点评】
本题结合生活实际考查重力计算与杠杆平衡条件的应用，解题关键是准确判断杠杆的支点、动力臂和阻力臂。
【难度系数】
0.7
(1) 已知该同学质量$m=50\ \mathrm{kg}$，根据重力公式$G=mg$，代入数据计算重力：
$ G=mg=50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$
(2) 由图可知，动力臂$l_1=0.9\ \mathrm{m}+0.6\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{m}$，阻力臂$l_2=0.9\ \mathrm{m}$，阻力为自身重力$G=500\ \mathrm{N}$。
根据杠杆平衡条件$F l_1 = G l_2$，可得地面对双手的支持力：
$ F=\frac{l_2}{l_1}G=\frac{0.9\ \mathrm{m}}{1.5\ \mathrm{m}} × 500\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{500\ \mathrm{N}}$
(2) $\boldsymbol{300\ \mathrm{N}}$
【知识点】
重力的计算，杠杆平衡条件
【点评】
本题结合生活实际考查重力计算与杠杆平衡条件的应用，解题关键是准确判断杠杆的支点、动力臂和阻力臂。
【难度系数】
0.7
