5. (★★)小明用如图12.1-19所示装置探究杠杆平衡条件,实验中杠杆始终保持水平平衡。此时弹簧测力计处于竖直方向,他发现弹簧测力计示数稍稍超过最大测量值。为了完成实验,下列方案可行的是 【 】


A.钩码的数量适当增加
B.钩码的位置适当左移
C.弹簧测力计转到图中虚线位置
D.弹簧测力计位置适当向左平移

D

【分析】
首先回忆杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂（$F_1L_1=F_2L_2$）。题目中弹簧测力计示数超过最大测量值，说明动力$F_1$过大，要解决这个问题，需根据平衡条件，通过减小阻力与阻力臂的乘积，或增大动力臂来减小动力$F_1$。接下来逐一分析每个选项：
1. 分析选项A：增加钩码数量会增大阻力$F_2$，阻力臂$L_2$不变，根据公式，动力$F_1$会更大，示数会更超量程，不可行；
2. 分析选项B：钩码位置左移会增大阻力臂$L_2$，阻力$F_2$不变，阻力与阻力臂的乘积变大，动力$F_1$会增大，不可行；
3. 分析选项C：弹簧测力计转到虚线位置时，动力臂是支点到力的作用线的垂直距离，倾斜后动力臂$L_1$变短，阻力与阻力臂的乘积不变，动力$F_1$会增大，不可行；
4. 分析选项D：弹簧测力计位置左移，动力臂$L_1$增大，阻力与阻力臂的乘积不变，根据公式，动力$F_1$会减小，能使示数在量程内，可行。
【解析】
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，当前弹簧测力计示数超过量程，说明动力$F_1$过大，需减小$F_1$。对各选项分析如下：
选项A：增加钩码数量，阻力$F_2$增大，阻力臂$L_2$不变，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，$F_1$会增大，示数更超量程，不可行；
选项B：钩码位置左移，阻力臂$L_2$增大，阻力$F_2$不变，$F_2L_2$增大，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，$F_1$增大，不可行；
选项C：弹簧测力计转到虚线位置，动力臂$L_1$变短（力臂为支点到力的作用线的垂直距离，倾斜后垂直距离减小），$F_2L_2$不变，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，$F_1$增大，不可行；
选项D：弹簧测力计位置左移，动力臂$L_1$增大，$F_2L_2$不变，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，$F_1$减小，能使示数在量程内，可行。
【答案】
D
【知识点】
杠杆平衡条件；力臂的定义
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的实际应用，核心是理解力臂的概念，能根据杠杆平衡公式分析各物理量变化对动力的影响。解题时需逐一分析选项，明确每个选项中阻力、阻力臂、动力臂的变化，再结合公式判断动力的变化情况，对逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6

1. (★★)人体中有很多结构可简化为杠杆。如图12.1-20所示,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,这是一种杠杆,此过程中肱二头肌收缩的距离(填“大于”“等于”或“小于”)手移动的距离。

费力
小于

【分析】
首先要明确杠杆的分类判断依据，即动力臂与阻力臂的大小关系。手提起物体时，确定肘关节为支点，肱二头肌的拉力是动力，物体对手的拉力是阻力。对比两者的力臂，动力臂远小于阻力臂，由此可判断杠杆类型；再根据费力杠杆“费力省距离”的特点，分析肱二头肌收缩距离和手移动距离的大小关系。
【解析】
1. 判断杠杆类型：以肘关节为支点，肱二头肌拉力的动力臂远小于物体对手拉力的阻力臂，根据杠杆分类规则，动力臂小于阻力臂的杠杆属于费力杠杆。
2. 分析移动距离：费力杠杆的特点是费力但可以省距离，即动力作用点移动的距离（肱二头肌收缩的距离）小于阻力作用点移动的距离（手移动的距离）。
【答案】
费力；小于
【知识点】
杠杆的分类；杠杆的特点
【点评】
本题将物理知识与人体结构结合，需要准确识别杠杆的支点、动力臂和阻力臂，理解不同类型杠杆的特性，帮助学生建立物理知识与生活实际的联系，提升知识应用能力。
【难度系数】
0.6

2. (★★)(2025·巴中)晾晒相同的湿毛巾,下列做法(图12.1-21)最有可能让衣架保持水平平衡的是 【 】

B

3. (★★)如图12.1-22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.省距离
D.省力且省距离

A

【分析】
要解决这道题，需先明确杠杆的分类依据：根据动力臂与阻力臂的大小关系，杠杆分为省力杠杆（动力臂＞阻力臂，省力费距离）、费力杠杆（动力臂＜阻力臂，费力省距离）、等臂杠杆（动力臂=阻力臂，不省力也不费力）。
观察图中的剪刀，支点为O点，握住手柄时，动力作用在手柄上，阻力作用在刀刃处，可判断出动力臂大于阻力臂，因此该杠杆是省力杠杆，其特点是省力，费距离。再结合选项分析，排除错误选项即可得出答案。
【解析】
使用该剪刀修剪树枝时，支点为O点：
1. 确定力臂：动力作用在手柄处，阻力作用在刀刃处，动力臂（支点到动力作用线的距离）大于阻力臂（支点到阻力作用线的距离）。
2. 根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，当$L_1＞L_2$时，$F_1＜F_2$，说明该杠杆为省力杠杆。
3. 省力杠杆的特点是省力、费距离，因此选项A正确；B（费力）、C（省距离）、D（省力且省距离，违反功的原理，杠杆不能同时省力和省距离）均错误。
【答案】
A
【知识点】
杠杆的分类，杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆的分类判断，核心是比较动力臂与阻力臂的大小关系，同时需牢记杠杆的特点：省力杠杆省力费距离，费力杠杆费力省距离，任何杠杆都不能同时省力和省距离，这是功的原理的体现。
【难度系数】
0.7

4. (★★★)如图12.1-23所示,OAB为轻质杠杆,可绕支点O自由转动,在B端施加一个动力使杠杆在水平位置平衡,该杠杆【 】

A.一定是省力杠杆
B.一定是费力杠杆
C.一定是等臂杠杆
D.以上情况都有可能

D

【分析】
要判断杠杆的类型，需明确杠杆类型由动力臂与阻力臂的大小关系决定：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，二者相等为等臂杠杆。
本题中，阻力是重物G的拉力，阻力臂为OA（固定不变）；但题目仅说明在B端施加动力，未明确动力的方向。不同的动力方向会使动力臂（支点O到动力作用线的垂直距离）的长度不同：
若动力竖直向下，动力臂为OB（OB＞OA），此时是省力杠杆；
若动力斜向上且动力臂小于OA，此时是费力杠杆；
若动力臂恰好等于OA，此时是等臂杠杆。
因此三种情况都有可能，需据此判断选项。
【解析】
杠杆的类型由动力臂$L_1$和阻力臂$L_2$的大小关系判定：
1. 当动力竖直向下作用在B端时，动力臂$L_1 = OB$，阻力臂$L_2 = OA$，由图可知$OB ＞ OA$，即$L_1 ＞ L_2$，杠杆为省力杠杆；
2. 当动力斜向上作用，且动力作用线到支点O的垂直距离（动力臂）$L_1 ＜ OA$（即$L_1 ＜ L_2$）时，杠杆为费力杠杆；
3. 当动力作用线到支点O的垂直距离等于OA（即$L_1 = L_2$）时，杠杆为等臂杠杆。
由于题目未限定B端动力的方向，动力臂的长度可能大于、等于或小于阻力臂，因此该杠杆可能是省力、费力或等臂杠杆，以上情况均有可能。
【答案】
D
【知识点】
杠杆的分类；力臂的概念
【点评】
本题易错点在于忽略动力方向对动力臂的影响，仅根据杠杆的长度直接判断类型。解题的关键是明确：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，动力方向不同，动力臂大小会发生变化，进而影响杠杆类型。
【难度系数】
0.5

5. (★★★)用如图12.1-24所示的扳手拧螺丝时,一只手稳住扳手的十字交叉部位,另一只手用同样大小和方向的力在(填字母)点更容易拧动螺丝,这是因为在一定时,越长越省力。

C
阻力和阻力臂
动力臂

【分析】
首先回忆杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂（$F_1L_1=F_2L_2$）。拧螺丝时，螺丝的阻力和阻力臂是固定的，根据平衡条件，当阻力和阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，所需的动力越小，就越省力。观察图中的A、B、C三点，C点到支点（螺丝位置）的距离最远，也就是动力臂最长，所以在C点用力更容易拧动螺丝。
【解析】
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，拧螺丝时，阻力是螺丝对扳手的阻力，阻力臂是支点到阻力作用线的距离，这两者是固定不变的。在施加的动力大小和方向相同的情况下，动力臂越长，越容易满足撬动螺丝的条件，也就是更省力。图中C点到支点的距离最远，动力臂最长，所以在C点更容易拧动螺丝。这是因为在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力。
【答案】
C；阻力和阻力臂；动力臂
【知识点】
杠杆平衡条件、动力臂与省力的关系
【点评】
本题考查杠杆平衡条件在生活中的实际应用，需要结合实例明确杠杆的支点、动力臂、阻力臂，理解动力臂长度对省力情况的影响，注重物理知识与生活实际的结合。
【难度系数】
0.6