4. 骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统，人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。下列关于人体中的杠杆(题4图)说法正确的是()。


A.图甲：手托重物时，前臂可视为省力杠杆
B.图甲：手托重物时，肱二头肌对前臂的牵引力是阻力
C.图乙：踮脚时，脚可视为省力杠杆
D.图乙：向上踮脚的过程中，腓肠肌对足部骨骼的牵引力是阻力

C

【解析】
逐一分析选项：
图甲手托重物时，支点为肘关节O，肱二头肌的拉力$F_1$是动力，重物的拉力$F_2$是阻力，动力臂小于阻力臂，前臂是费力杠杆，故A、B错误。
图乙踮脚时，支点为足部与地面的接触点O，腓肠肌的拉力$F_1$是动力，人体重力$F_2$是阻力，动力臂大于阻力臂，脚是省力杠杆，故C正确，D错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆的分类；杠杆的五要素
【点评】
本题结合人体运动系统考查杠杆的相关知识，解题关键是准确确定杠杆的支点、动力、阻力，通过比较动力臂与阻力臂的长短判断杠杆类型。
【难度系数】
0.6

5. 某实验小组同学为了测量棉线的抗断拉力(棉线的抗断拉力是其能够承受的最大拉力，超过这个拉力，棉线就会断裂)，设计了如题5图所示的实验装置：将分度值为1 cm、长度为1 m的轻质米尺置于可移动的支点上，把棉线两端固定在米尺右端100 cm刻度处和地面上，使棉线绷直，在米尺左端零刻度线处挂一重5 N的钩码，米尺在水平位置平衡。

(1)根据(二力/杠杆)平衡原理，支点在50 cm刻度处时，棉线对米尺的拉力为N；将支点水平向右移动40 cm时，棉线断裂，该棉线的抗断拉力为N。
(2)此装置能够测量棉线的最大抗断拉力为N。

杠杆
5
45
495

【解析】
(1) 该装置是杠杆，根据杠杆平衡原理进行计算。
当支点在50 cm刻度处时，设钩码重力为$ G=5\ \mathrm{N} $，其力臂$ L_1=50\ \mathrm{cm} $，棉线拉力的力臂$ L_2=50\ \mathrm{cm} $，由杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $得，棉线对米尺的拉力$ F_2=\frac{GL_1}{L_2}=\frac{5\ \mathrm{N} × 50\ \mathrm{cm}}{50\ \mathrm{cm}}=5\ \mathrm{N} $。
支点水平向右移动40 cm后，支点在$ 50\ \mathrm{cm}+40\ \mathrm{cm}=90\ \mathrm{cm} $刻度处，此时钩码的力臂$ L_1'=90\ \mathrm{cm} $，棉线拉力的力臂$ L_2'=100\ \mathrm{cm}-90\ \mathrm{cm}=10\ \mathrm{cm} $，由杠杆平衡条件得棉线的拉力$ F_2'=\frac{GL_1'}{L_2'}=\frac{5\ \mathrm{N} × 90\ \mathrm{cm}}{10\ \mathrm{cm}}=45\ \mathrm{N} $，此时棉线断裂，即棉线的抗断拉力为45 N。
(2) 当支点尽可能靠近米尺右端时，棉线拉力最大，由于米尺分度值为1 cm，支点最靠近右端时在99 cm刻度处，此时钩码力臂$ L_1''=99\ \mathrm{cm} $，棉线拉力的力臂$ L_2''=100\ \mathrm{cm}-99\ \mathrm{cm}=1\ \mathrm{cm} $，由杠杆平衡条件得棉线的最大抗断拉力$ F_{\mathrm{最大}}=\frac{GL_1''}{L_2''}=\frac{5\ \mathrm{N} × 99\ \mathrm{cm}}{1\ \mathrm{cm}}=495\ \mathrm{N} $。
【答案】
(1) 杠杆；5；45
(2) 495
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，关键是确定不同情况下的力臂长度，理解抗断拉力的含义，通过移动支点改变力臂来测量棉线的最大抗断拉力。
【难度系数】
0.6

6. 如题6图所示，旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心。在A点沿图示方向施加拉力F，旅行箱保持静止。要使作用在A点的拉力F减小，保持其他条件不变，下列做法可行的是()。


A.减小拉杆的长度
B.使拉力方向顺时针改变$30°$
C.使拉力方向逆时针改变$60°$
D.将箱内较重的物品远离O点摆放

C

【解析】
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，在阻力（旅行箱重力$G$）和阻力臂$L_G$不变时，要减小拉力$F$，需增大动力臂$L_F$或减小阻力臂。
选项A：减小拉杆长度，动力臂$L_F$减小，由$F=\frac{GL_G}{L_F}$可知，拉力$F$增大，不可行。
选项B：拉力方向顺时针改变$30°$，动力臂$L_F$减小，拉力$F$增大，不可行。
选项C：拉力方向逆时针改变$60°$，此时拉力方向与OA垂直，动力臂$L_F$最大，由$F=\frac{GL_G}{L_F}$可知，拉力$F$减小，可行。
选项D：将箱内较重物品远离O点摆放，阻力臂$L_G$增大，由$F=\frac{GL_G}{L_F}$可知，拉力$F$增大，不可行。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的判断
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，需结合力臂的定义，分析不同操作下动力臂或阻力臂的变化，进而判断拉力的变化，对力臂的理解是解题关键。
【难度系数】
0.6