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5. 如图所示,工人师傅正在使用一根硬棒撬动石头,使用此硬棒()
A.省力且省距离
B.省力但费距离
C.费力且费距离
D.费力且省距离
A.省力且省距离
B.省力但费距离
C.费力且费距离
D.费力且省距离
答案
B
解析
【分析】
首先确定硬棒作为杠杆的支点，观察可知动力臂（手到支点的距离）大于阻力臂（石头对硬棒的阻力作用点到支点的距离），根据杠杆的分类，动力臂大于阻力臂的是省力杠杆。再结合杠杆的特点，省力杠杆的特点是省力但费距离，据此分析选项即可得出答案。
【解析】
由图可知，该硬棒是杠杆，支点为石头与硬棒的接触点：
1. 比较力臂：动力臂（手施加动力的作用点到支点的距离）＞阻力臂（石头对硬棒的阻力作用点到支点的距离），因此该杠杆为省力杠杆；
2. 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，即省力；同时，省力杠杆在省力的过程中，动力移动的距离大于阻力移动的距离，也就是费距离。
因此使用此硬棒省力但费距离，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
杠杆的分类、省力杠杆特点
【点评】
本题考查杠杆的相关知识，解题的关键是准确判断动力臂与阻力臂的长短，明确不同类型杠杆的力和距离的关系，属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.8
首先确定硬棒作为杠杆的支点，观察可知动力臂（手到支点的距离）大于阻力臂（石头对硬棒的阻力作用点到支点的距离），根据杠杆的分类，动力臂大于阻力臂的是省力杠杆。再结合杠杆的特点，省力杠杆的特点是省力但费距离，据此分析选项即可得出答案。
【解析】
由图可知，该硬棒是杠杆，支点为石头与硬棒的接触点：
1. 比较力臂：动力臂（手施加动力的作用点到支点的距离）＞阻力臂（石头对硬棒的阻力作用点到支点的距离），因此该杠杆为省力杠杆；
2. 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，即省力；同时，省力杠杆在省力的过程中，动力移动的距离大于阻力移动的距离，也就是费距离。
因此使用此硬棒省力但费距离，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
杠杆的分类、省力杠杆特点
【点评】
本题考查杠杆的相关知识，解题的关键是准确判断动力臂与阻力臂的长短，明确不同类型杠杆的力和距离的关系，属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.8
6. 如图所示是小华在劳动教育实践活动中体验中国传统农耕“舂稻谷”的示意图。小华想要更省力,则下列做法可行的是()
A.保持支点不动,脚在杆上的位置前移
B.将支点靠近人,脚在杆上的位置保持不动
C.将支点靠近人,同时脚在杆上的位置前移
D.将支点远离人,同时脚在杆上的位置后移
A.保持支点不动,脚在杆上的位置前移
B.将支点靠近人,脚在杆上的位置保持不动
C.将支点靠近人,同时脚在杆上的位置前移
D.将支点远离人,同时脚在杆上的位置后移
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题，需利用杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$分析。要更省力，即减小动力$F_1$，由公式变形$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，在阻力$F_2$（舂的重力）不变时，可通过增大动力臂$L_1$、减小阻力臂$L_2$，或同时增大动力臂且减小阻力臂来实现。接下来逐一分析选项：
1. 选项A：支点不动，脚前移会使动力臂$L_1$减小，根据公式，$F_1$会增大，更费力，不可行。
2. 选项B：支点靠近人，会使阻力臂$L_2$增大、动力臂$L_1$减小，$F_1$会增大，更费力，不可行。
3. 选项C：支点靠近人（$L_2$增大、$L_1$减小）同时脚前移（$L_1$进一步减小），会使$F_1$更大，更费力，不可行。
4. 选项D：支点远离人会减小阻力臂$L_2$，脚后移会增大动力臂$L_1$，根据公式，$F_1$会减小，更省力，可行。
【解析】
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，变形得$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$，要减小动力$F_1$（更省力），需改变力臂的大小：
A选项：支点不动，脚在杆上位置前移→动力臂$L_1$减小→$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$增大，费力，不可行。
B选项：支点靠近人，脚位置不动→阻力臂$L_2$增大、动力臂$L_1$减小→$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$增大，费力，不可行。
C选项：支点靠近人+脚位置前移→$L_2$增大、$L_1$进一步减小→$F_1$增大更多，费力，不可行。
D选项：支点远离人→阻力臂$L_2$减小；脚位置后移→动力臂$L_1$增大→$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$减小，省力，可行。
【答案】
D
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的实际应用，解题关键是明确动力臂、阻力臂的变化对动力大小的影响，结合生活场景理解杠杆省力的方法，需准确分析各选项中力臂的变化情况。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需利用杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$分析。要更省力，即减小动力$F_1$，由公式变形$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，在阻力$F_2$（舂的重力）不变时，可通过增大动力臂$L_1$、减小阻力臂$L_2$，或同时增大动力臂且减小阻力臂来实现。接下来逐一分析选项：
1. 选项A：支点不动，脚前移会使动力臂$L_1$减小，根据公式，$F_1$会增大，更费力，不可行。
2. 选项B：支点靠近人，会使阻力臂$L_2$增大、动力臂$L_1$减小，$F_1$会增大，更费力，不可行。
3. 选项C：支点靠近人（$L_2$增大、$L_1$减小）同时脚前移（$L_1$进一步减小），会使$F_1$更大，更费力，不可行。
4. 选项D：支点远离人会减小阻力臂$L_2$，脚后移会增大动力臂$L_1$，根据公式，$F_1$会减小，更省力，可行。
【解析】
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，变形得$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$，要减小动力$F_1$（更省力），需改变力臂的大小：
A选项：支点不动，脚在杆上位置前移→动力臂$L_1$减小→$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$增大，费力，不可行。
B选项：支点靠近人，脚位置不动→阻力臂$L_2$增大、动力臂$L_1$减小→$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$增大，费力，不可行。
C选项：支点靠近人+脚位置前移→$L_2$增大、$L_1$进一步减小→$F_1$增大更多，费力，不可行。
D选项：支点远离人→阻力臂$L_2$减小；脚位置后移→动力臂$L_1$增大→$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$减小，省力，可行。
【答案】
D
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的实际应用，解题关键是明确动力臂、阻力臂的变化对动力大小的影响，结合生活场景理解杠杆省力的方法，需准确分析各选项中力臂的变化情况。
【难度系数】
0.6
7. (2024·河南)人体中有很多结构可简化为杠杆。如图所示,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(选填“大于”“小于”或“等于”)手移动的距离。
答案
费力
小于
小于
解析
【分析】
要解决这道题，需按以下思路思考：
1. 确定杠杆五要素：手提起物体时，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。
2. 判断杠杆类型：比较动力臂与阻力臂的长度，动力臂是支点到肱二头肌拉力作用线的距离，阻力臂是支点到物体拉力作用线的距离，可见动力臂小于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂小于阻力臂的为费力杠杆。
3. 分析移动距离关系：根据费力杠杆“费力省距离”的特点，可知动力作用点（肱二头肌）移动的距离小于阻力作用点（手）移动的距离。
【解析】
1. 杠杆类型判断：
以肘关节为支点，肱二头肌的拉力为动力，物体对手的拉力为阻力。动力臂（支点到肱二头肌拉力作用线的距离）远小于阻力臂（支点到物体拉力作用线的距离），根据杠杆分类标准，动力臂小于阻力臂的杠杆属于费力杠杆。
2. 移动距离分析：
费力杠杆的特性是费力但可以省距离，因此肱二头肌收缩的距离（动力端移动距离）小于手移动的距离（阻力端移动距离）。
【答案】
费力；小于
【知识点】
杠杆的分类；费力杠杆的特点
【点评】
本题结合人体生理结构考查杠杆知识，贴近生活实际，要求学生能准确判断杠杆五要素，掌握不同类型杠杆的特点，将物理知识与生活现象结合，加深对杠杆原理的理解与应用。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，需按以下思路思考：
1. 确定杠杆五要素：手提起物体时，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。
2. 判断杠杆类型：比较动力臂与阻力臂的长度，动力臂是支点到肱二头肌拉力作用线的距离，阻力臂是支点到物体拉力作用线的距离，可见动力臂小于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂小于阻力臂的为费力杠杆。
3. 分析移动距离关系：根据费力杠杆“费力省距离”的特点，可知动力作用点（肱二头肌）移动的距离小于阻力作用点（手）移动的距离。
【解析】
1. 杠杆类型判断：
以肘关节为支点，肱二头肌的拉力为动力，物体对手的拉力为阻力。动力臂（支点到肱二头肌拉力作用线的距离）远小于阻力臂（支点到物体拉力作用线的距离），根据杠杆分类标准，动力臂小于阻力臂的杠杆属于费力杠杆。
2. 移动距离分析：
费力杠杆的特性是费力但可以省距离，因此肱二头肌收缩的距离（动力端移动距离）小于手移动的距离（阻力端移动距离）。
【答案】
费力；小于
【知识点】
杠杆的分类；费力杠杆的特点
【点评】
本题结合人体生理结构考查杠杆知识，贴近生活实际，要求学生能准确判断杠杆五要素，掌握不同类型杠杆的特点，将物理知识与生活现象结合，加深对杠杆原理的理解与应用。
【难度系数】
0.8
8. 停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图甲所示,可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。已知横杆AB粗细相同且质量分布均匀,横杆AB重$G=120\ \mathrm{N}$,$AB=2.8\ \mathrm{m}$,$AO=0.3\ \mathrm{m}$。要使横杆AB保持水平平衡,需在杠杆的A端施加竖直向下的力$F=\_\_\_\_\_\_\mathrm{N}$。
答案
440
解析
【分析】
要解决这道题，需按以下思路分析：
1. 明确杠杆的支点为O，动力是A端的竖直向下的力F，动力臂为AO；
2. 由于横杆质量分布均匀，其重心在AB的中点，据此计算出重力G的阻力臂（重心到支点O的距离）；
3. 最后利用杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，代入已知数据求解F的大小。
【解析】
已知横杆AB重$G=120\ \mathrm{N}$，$AB=2.8\ \mathrm{m}$，$AO=0.3\ \mathrm{m}$。
1. 计算阻力臂：
因为横杆AB质量分布均匀，其重心在AB的中点，重心到A点的距离为$\frac{1}{2}AB=\frac{1}{2}×2.8\ \mathrm{m}=1.4\ \mathrm{m}$，
则重力G的阻力臂$L_G=1.4\ \mathrm{m}-0.3\ \mathrm{m}=1.1\ \mathrm{m}$，
动力臂$L_F=AO=0.3\ \mathrm{m}$。
2. 根据杠杆平衡条件$F× L_F=G× L_G$，代入数据：
$F×0.3\ \mathrm{m}=120\ \mathrm{N}×1.1\ \mathrm{m}$，
解得：$F=\frac{120\ \mathrm{N}×1.1\ \mathrm{m}}{0.3\ \mathrm{m}}=440\ \mathrm{N}$。
【答案】
$\boldsymbol{440}$
【知识点】
杠杆平衡条件；均匀物体重心
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，关键是准确确定均匀横杆的重心位置，从而正确找到阻力臂，是解题的核心环节。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需按以下思路分析：
1. 明确杠杆的支点为O，动力是A端的竖直向下的力F，动力臂为AO；
2. 由于横杆质量分布均匀，其重心在AB的中点，据此计算出重力G的阻力臂（重心到支点O的距离）；
3. 最后利用杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，代入已知数据求解F的大小。
【解析】
已知横杆AB重$G=120\ \mathrm{N}$，$AB=2.8\ \mathrm{m}$，$AO=0.3\ \mathrm{m}$。
1. 计算阻力臂：
因为横杆AB质量分布均匀，其重心在AB的中点，重心到A点的距离为$\frac{1}{2}AB=\frac{1}{2}×2.8\ \mathrm{m}=1.4\ \mathrm{m}$，
则重力G的阻力臂$L_G=1.4\ \mathrm{m}-0.3\ \mathrm{m}=1.1\ \mathrm{m}$，
动力臂$L_F=AO=0.3\ \mathrm{m}$。
2. 根据杠杆平衡条件$F× L_F=G× L_G$，代入数据：
$F×0.3\ \mathrm{m}=120\ \mathrm{N}×1.1\ \mathrm{m}$，
解得：$F=\frac{120\ \mathrm{N}×1.1\ \mathrm{m}}{0.3\ \mathrm{m}}=440\ \mathrm{N}$。
【答案】
$\boldsymbol{440}$
【知识点】
杠杆平衡条件；均匀物体重心
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，关键是准确确定均匀横杆的重心位置，从而正确找到阻力臂，是解题的核心环节。
【难度系数】
0.6
9. 如图所示,用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机,已知AB长$40\ \mathrm{cm}$,BC长$50\ \mathrm{cm}$,室外机的质量为$30\ \mathrm{kg}$,室外机的重力作用线正好通过AB的中点,则A处的钉子受到的水平拉力$F=\_\_\_\_\_\_\mathrm{N}$(支架自重不计)。为了保证安全,从力学的角度分析,室外机的位置应尽量(选填“靠近”或“远离”)墙壁。
答案
200
靠近
靠近
解析
【分析】
本题可将支架ABC视为杠杆，解题思路如下：首先确定支点为B点，利用勾股定理计算AC的长度；再根据重力公式算出室外机的重力；接着明确动力（A处水平拉力F）、阻力（室外机重力G）及对应力臂，动力臂为AC的长度，阻力臂为AB中点到B点的距离；最后根据杠杆平衡条件计算A处的水平拉力。对于室外机的位置，从杠杆平衡条件分析：在阻力和动力臂不变时，阻力臂越小，动力越小，越安全，因此室外机应尽量靠近墙壁以减小阻力臂。
【解析】
1. 计算AC的长度：
已知$AB=40\ \mathrm{cm}$，$BC=50\ \mathrm{cm}$，$△ ABC$为直角三角形，由勾股定理得：
$AC=\sqrt{BC^2 - AB^2}=\sqrt{(50\ \mathrm{cm})^2 - (40\ \mathrm{cm})^2}=30\ \mathrm{cm}$
2. 计算室外机的重力：
室外机质量$m=30\ \mathrm{kg}$，取$g=10\ \mathrm{N/kg}$，根据重力公式$G=mg$得：
$G=mg=30\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=300\ \mathrm{N}$
3. 确定杠杆要素：
以B为支点，A处的水平拉力$F$为动力，动力臂$L_1=AC=30\ \mathrm{cm}$；室外机的重力$G$为阻力，阻力臂$L_2=\frac{1}{2}AB=\frac{1}{2}×40\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}$。
4. 根据杠杆平衡条件$F×L_1=G×L_2$，代入数据求解$F$：
$F×30\ \mathrm{cm}=300\ \mathrm{N}×20\ \mathrm{cm}$
解得：$F=\frac{300\ \mathrm{N}×20\ \mathrm{cm}}{30\ \mathrm{cm}}=200\ \mathrm{N}$
5. 分析室外机的位置：
根据杠杆平衡条件，在阻力$G$和动力臂$L_1$不变时，室外机的位置靠近墙壁，阻力臂$L_2$减小，动力$F$会减小，A处受到的拉力更小，更安全，因此室外机应尽量靠近墙壁。
【答案】
200；靠近
【知识点】
杠杆的平衡条件、重力的计算
【点评】
本题结合生活中的空调支架考查杠杆平衡条件的应用，解题核心是准确确定支点、动力臂和阻力臂，同时通过分析力臂变化对力的影响，体现了物理知识在实际生活中的实用价值，有助于培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.6
本题可将支架ABC视为杠杆，解题思路如下：首先确定支点为B点，利用勾股定理计算AC的长度；再根据重力公式算出室外机的重力；接着明确动力（A处水平拉力F）、阻力（室外机重力G）及对应力臂，动力臂为AC的长度，阻力臂为AB中点到B点的距离；最后根据杠杆平衡条件计算A处的水平拉力。对于室外机的位置，从杠杆平衡条件分析：在阻力和动力臂不变时，阻力臂越小，动力越小，越安全，因此室外机应尽量靠近墙壁以减小阻力臂。
【解析】
1. 计算AC的长度：
已知$AB=40\ \mathrm{cm}$，$BC=50\ \mathrm{cm}$，$△ ABC$为直角三角形，由勾股定理得：
$AC=\sqrt{BC^2 - AB^2}=\sqrt{(50\ \mathrm{cm})^2 - (40\ \mathrm{cm})^2}=30\ \mathrm{cm}$
2. 计算室外机的重力：
室外机质量$m=30\ \mathrm{kg}$，取$g=10\ \mathrm{N/kg}$，根据重力公式$G=mg$得：
$G=mg=30\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=300\ \mathrm{N}$
3. 确定杠杆要素：
以B为支点，A处的水平拉力$F$为动力，动力臂$L_1=AC=30\ \mathrm{cm}$；室外机的重力$G$为阻力，阻力臂$L_2=\frac{1}{2}AB=\frac{1}{2}×40\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}$。
4. 根据杠杆平衡条件$F×L_1=G×L_2$，代入数据求解$F$：
$F×30\ \mathrm{cm}=300\ \mathrm{N}×20\ \mathrm{cm}$
解得：$F=\frac{300\ \mathrm{N}×20\ \mathrm{cm}}{30\ \mathrm{cm}}=200\ \mathrm{N}$
5. 分析室外机的位置：
根据杠杆平衡条件，在阻力$G$和动力臂$L_1$不变时，室外机的位置靠近墙壁，阻力臂$L_2$减小，动力$F$会减小，A处受到的拉力更小，更安全，因此室外机应尽量靠近墙壁。
【答案】
200；靠近
【知识点】
杠杆的平衡条件、重力的计算
【点评】
本题结合生活中的空调支架考查杠杆平衡条件的应用，解题核心是准确确定支点、动力臂和阻力臂，同时通过分析力臂变化对力的影响，体现了物理知识在实际生活中的实用价值，有助于培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.6
