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1. [模型建构]（2025河南）如图X-1-1所示，在植树活动中，两名同学用竹竿抬水。水桶挂在水平竹竿的P处，与前、后同学的距离分别为PM、PN，水桶对竹竿的作用力为F，其中PM、PN及F的大小均已知，竹竿的重力忽略不计。若要分析前面同学抬水的力$F_1$的大小，图X-1-2中建构的杠杆示意图正确的是（
图X-1-2
A
）图X-1-2
答案
1.A
解析
【分析】
要确定前面同学抬水的力对应的杠杆示意图，需明确杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。分析时，竹竿作为杠杆，研究前面同学的力时，杠杆绕后端同学与竹竿的接触点转动，因此支点在后端同学的手处；前面同学施加的向上的力$F_1$是动力，水桶向下的拉力$F$是阻力；动力臂是支点到$F_1$作用线的距离（即$PN$），阻力臂是支点到$F$作用线的距离（即$PM$），据此判断正确示意图。
【解析】
根据杠杆模型建构要求，步骤如下：1. 确定支点：杠杆绕着转动的固定点，本题中分析前面同学的力时，支点为后端同学与竹竿的接触点；2. 确定动力：前面同学对竹竿的作用力$F_1$，方向向上，作用点在前端同学的手处；3. 确定阻力：水桶对竹竿的拉力$F$，方向向下，作用点在$P$处；4. 确定力臂：动力臂为支点到$F_1$作用线的距离（$PN$），阻力臂为支点到$F$作用线的距离（$PM$）。结合这些要素，正确示意图为选项A。
【答案】
A
【知识点】
杠杆模型建构、杠杆五要素
【点评】
本题考查杠杆模型的建构，核心是掌握杠杆五要素的确定方法，通过实际抬水场景转化为杠杆模型，属于基础应用类题目，是常见的考点。
【难度系数】
0.6
要确定前面同学抬水的力对应的杠杆示意图，需明确杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。分析时，竹竿作为杠杆，研究前面同学的力时，杠杆绕后端同学与竹竿的接触点转动，因此支点在后端同学的手处；前面同学施加的向上的力$F_1$是动力，水桶向下的拉力$F$是阻力；动力臂是支点到$F_1$作用线的距离（即$PN$），阻力臂是支点到$F$作用线的距离（即$PM$），据此判断正确示意图。
【解析】
根据杠杆模型建构要求，步骤如下：1. 确定支点：杠杆绕着转动的固定点，本题中分析前面同学的力时，支点为后端同学与竹竿的接触点；2. 确定动力：前面同学对竹竿的作用力$F_1$，方向向上，作用点在前端同学的手处；3. 确定阻力：水桶对竹竿的拉力$F$，方向向下，作用点在$P$处；4. 确定力臂：动力臂为支点到$F_1$作用线的距离（$PN$），阻力臂为支点到$F$作用线的距离（$PM$）。结合这些要素，正确示意图为选项A。
【答案】
A
【知识点】
杠杆模型建构、杠杆五要素
【点评】
本题考查杠杆模型的建构，核心是掌握杠杆五要素的确定方法，通过实际抬水场景转化为杠杆模型，属于基础应用类题目，是常见的考点。
【难度系数】
0.6
2. [传统文化]（2025陕西B卷）我国是世界上使用与发展机械最早的国家之一，为人类文明和社会进步作出了重要贡献。如图X-1-3所示是汉代画像石中的滑轮图，描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮，下列说法正确的是（
A.该滑轮是动滑轮
B.该滑轮可以改变施力的方向
C.使用该滑轮可以省功
D.提升重力不同的物体时，机械效率不变
B
）A.该滑轮是动滑轮
B.该滑轮可以改变施力的方向
C.使用该滑轮可以省功
D.提升重力不同的物体时，机械效率不变
答案
2.B
解析
【分析】
要解决这道题，首先判断滑轮类型：图中滑轮的轴固定不动，属于定滑轮。接着回忆定滑轮的性质：定滑轮实质是等臂杠杆，不省力、不省距离，但可改变力的方向；根据功的原理，任何机械都不能省功；机械效率与有用功、总功有关，提升不同重力的物体时，有用功变化，额外功基本不变，机械效率会改变。再逐一分析选项即可得出答案。
【解析】
1. 滑轮类型判断：图中滑轮的轴固定在上方，不随物体运动，属于定滑轮，不是动滑轮，故A错误。
2. 定滑轮的特点：定滑轮能改变施力方向，图中古人向下拉绳即可将物体向上提升，利用了定滑轮改变力方向的特性，故B正确。
3. 功的原理：使用任何机械都不能省功，定滑轮也不例外，故C错误。
4. 机械效率分析：提升不同重力的物体时，有用功$W_{有}=Gh$，物重不同则有用功不同；额外功（克服滑轮自重、摩擦的功）基本不变，总功随之变化，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$会改变，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
定滑轮的特点、机械效率、功的原理
【点评】
本题结合汉代滑轮汲水的传统文化场景，考查定滑轮的基本性质、功的原理和机械效率的相关知识，属于基础题，侧重对物理概念的理解应用。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，首先判断滑轮类型：图中滑轮的轴固定不动，属于定滑轮。接着回忆定滑轮的性质：定滑轮实质是等臂杠杆，不省力、不省距离，但可改变力的方向；根据功的原理，任何机械都不能省功；机械效率与有用功、总功有关，提升不同重力的物体时，有用功变化，额外功基本不变，机械效率会改变。再逐一分析选项即可得出答案。
【解析】
1. 滑轮类型判断：图中滑轮的轴固定在上方，不随物体运动，属于定滑轮，不是动滑轮，故A错误。
2. 定滑轮的特点：定滑轮能改变施力方向，图中古人向下拉绳即可将物体向上提升，利用了定滑轮改变力方向的特性，故B正确。
3. 功的原理：使用任何机械都不能省功，定滑轮也不例外，故C错误。
4. 机械效率分析：提升不同重力的物体时，有用功$W_{有}=Gh$，物重不同则有用功不同；额外功（克服滑轮自重、摩擦的功）基本不变，总功随之变化，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$会改变，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
定滑轮的特点、机械效率、功的原理
【点评】
本题结合汉代滑轮汲水的传统文化场景，考查定滑轮的基本性质、功的原理和机械效率的相关知识，属于基础题，侧重对物理概念的理解应用。
【难度系数】
0.7
3. [社会热点]（2025淮安模拟）如今大城市普遍存在着停车难的问题，图X-1-4甲是集存车、绿化、景观、防盗、户外广告等多功能为一体的“路边空中绿化存车亭”。图乙为“路边空中绿化存车亭”的工作原理图。O为转动轴，存车亭固定在A端，小汽车从水平地面被提升到如图所示的位置，作用在A点的动力将 （
A.逐渐变小
B.逐渐变大
C.先变小后变大
D.先变大后变小
A
）A.逐渐变小
B.逐渐变大
C.先变小后变大
D.先变大后变小
答案
3.A
解析
【分析】
要解决这道题，需运用杠杆平衡条件（$F_1L_1=F_2L_2$）分析。首先确定支点为$O$，阻力是存车亭和小汽车的总重力，大小保持不变。接下来分析动力臂和阻力臂的变化：当小汽车被提升时，阻力臂（重力作用线到支点$O$的垂直距离）逐渐减小，动力臂（动力作用线到支点$O$的垂直距离）逐渐增大。根据杠杆平衡条件，动力大小与阻力臂成正比、与动力臂成反比，据此可判断动力的变化趋势。
【解析】
以$O$为杠杆的支点，存车亭和小汽车的总重力为阻力$F_2$，其大小始终不变。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，可得动力$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$。当小汽车从水平地面被提升到图示位置时，阻力臂$L_2$（重力作用线到支点$O$的垂直距离）逐渐减小；动力臂$L_1$（动力作用线到支点$O$的垂直距离）逐渐增大。由于$F_2$不变，$L_2$减小、$L_1$增大，因此动力$F_1$会逐渐变小，故选A。
【答案】
A
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的概念
【点评】
本题结合实际存车亭的工作场景，考查杠杆平衡条件的应用，核心是正确分析提升过程中阻力臂和动力臂的变化，属于杠杆知识的基础应用题型，将物理知识与生活实际结合，帮助学生理解杠杆原理的实际意义。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需运用杠杆平衡条件（$F_1L_1=F_2L_2$）分析。首先确定支点为$O$，阻力是存车亭和小汽车的总重力，大小保持不变。接下来分析动力臂和阻力臂的变化：当小汽车被提升时，阻力臂（重力作用线到支点$O$的垂直距离）逐渐减小，动力臂（动力作用线到支点$O$的垂直距离）逐渐增大。根据杠杆平衡条件，动力大小与阻力臂成正比、与动力臂成反比，据此可判断动力的变化趋势。
【解析】
以$O$为杠杆的支点，存车亭和小汽车的总重力为阻力$F_2$，其大小始终不变。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，可得动力$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$。当小汽车从水平地面被提升到图示位置时，阻力臂$L_2$（重力作用线到支点$O$的垂直距离）逐渐减小；动力臂$L_1$（动力作用线到支点$O$的垂直距离）逐渐增大。由于$F_2$不变，$L_2$减小、$L_1$增大，因此动力$F_1$会逐渐变小，故选A。
【答案】
A
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的概念
【点评】
本题结合实际存车亭的工作场景，考查杠杆平衡条件的应用，核心是正确分析提升过程中阻力臂和动力臂的变化，属于杠杆知识的基础应用题型，将物理知识与生活实际结合，帮助学生理解杠杆原理的实际意义。
【难度系数】
0.5
4. [传统文化]（2025无锡惠山区三模）杆秤作为华夏国粹，曾是商品流通中的主要度量工具，它的原理和制作工艺无一不渗透着中国古代人民的智慧。如图X-1-5所示是杆秤的示意图，使用时将货物挂在秤钩上，用手提起B或C（相当于支点）处的秤纽，移动秤砣改变其在秤杆上的位置，当秤杆水平平衡时，可读出货物的质量。秤砣最远可移至D点，此杆秤最大称量为10 kg，秤杆、秤钩和秤纽的质量忽略不计。下列说法不正确的是（
A.秤砣的质量为0.4 kg
B.称2 kg的荔枝，应提起C处秤纽，秤砣移到离C处秤纽20 cm处
C.距离C点12.5 cm有两个刻度，分别为1 kg和3.1 kg
D.若选用秤杆粗细不一致，所标记的刻度仍是均匀的
图 X-1-5
图 X-1-6
B
）A.秤砣的质量为0.4 kg
B.称2 kg的荔枝，应提起C处秤纽，秤砣移到离C处秤纽20 cm处
C.距离C点12.5 cm有两个刻度，分别为1 kg和3.1 kg
D.若选用秤杆粗细不一致，所标记的刻度仍是均匀的
图 X-1-5
图 X-1-6
答案
4.B
解析
【分析】
本题考查杠杆平衡条件的应用，核心是利用杠杆平衡原理（$F_1L_1=F_2L_2$，结合重力公式转化为$m_1gL_1=m_2gL_2$，约去$g$得$m_1L_1=m_2L_2$）分析杆秤的称量问题。需明确不同秤纽（支点）对应的力臂变化，逐一验证各选项的推导是否正确。
【解析】
设秤砣质量为$m_{砣}$，货物质量为$m_{货}$，货物力臂为$L_{货}$，秤砣力臂为$L_{砣}$，平衡时满足$m_{货}L_{货}=m_{砣}L_{砣}$。
选项A：最大称量为10kg，此时提起B为支点，秤砣移至最远D点，代入杠杆平衡条件推导可得秤砣质量为0.4kg，故A正确。
选项B：称2kg荔枝时，若提起C为支点，代入公式得$2kg×L_{AC}=0.4kg×20cm$，解得$L_{AC}=4cm$。但实际提起C时，货物力臂$L_{AC}$应大于提起B时的力臂，结合杆秤结构，此时秤砣应移至的距离并非20cm，故B错误。
选项C：距离C点12.5cm处，分别以B、C为支点代入公式计算，可得对应质量为1kg和3.1kg，符合刻度均匀性的推导，故C正确。
选项D：由$m_{货}=\frac{m_{砣}L_{砣}}{L_{货}}$，若力臂比值为定值，刻度均匀，即使秤杆粗细不一致，力臂关系不变，刻度仍均匀，故D正确。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件、杆秤原理、质量与力臂的关系
【点评】
本题结合传统文化中的杆秤，考查杠杆平衡条件的实际应用，需明确不同支点下力臂的变化规律，易错点在于区分不同秤纽对应的力臂分析，需代入公式仔细验证各选项的逻辑。
【难度系数】
0.5
本题考查杠杆平衡条件的应用，核心是利用杠杆平衡原理（$F_1L_1=F_2L_2$，结合重力公式转化为$m_1gL_1=m_2gL_2$，约去$g$得$m_1L_1=m_2L_2$）分析杆秤的称量问题。需明确不同秤纽（支点）对应的力臂变化，逐一验证各选项的推导是否正确。
【解析】
设秤砣质量为$m_{砣}$，货物质量为$m_{货}$，货物力臂为$L_{货}$，秤砣力臂为$L_{砣}$，平衡时满足$m_{货}L_{货}=m_{砣}L_{砣}$。
选项A：最大称量为10kg，此时提起B为支点，秤砣移至最远D点，代入杠杆平衡条件推导可得秤砣质量为0.4kg，故A正确。
选项B：称2kg荔枝时，若提起C为支点，代入公式得$2kg×L_{AC}=0.4kg×20cm$，解得$L_{AC}=4cm$。但实际提起C时，货物力臂$L_{AC}$应大于提起B时的力臂，结合杆秤结构，此时秤砣应移至的距离并非20cm，故B错误。
选项C：距离C点12.5cm处，分别以B、C为支点代入公式计算，可得对应质量为1kg和3.1kg，符合刻度均匀性的推导，故C正确。
选项D：由$m_{货}=\frac{m_{砣}L_{砣}}{L_{货}}$，若力臂比值为定值，刻度均匀，即使秤杆粗细不一致，力臂关系不变，刻度仍均匀，故D正确。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件、杆秤原理、质量与力臂的关系
【点评】
本题结合传统文化中的杆秤，考查杠杆平衡条件的实际应用，需明确不同支点下力臂的变化规律，易错点在于区分不同秤纽对应的力臂分析，需代入公式仔细验证各选项的逻辑。
【难度系数】
0.5
5. [学科融合]（2025湖北）如图X-1-6所示为坐式推肩训练器。健身杆能绕O点处的轴上下转动，配重片可增减，人在座椅上双手紧握把手竖直向上推杆以锻炼肩部肌肉。下列说法正确的是（
A.此健身杆是费力杠杆
B.手推N处时，配重越重用力越小
C.配重相同时，推N处比推M处费力
D.若改变M处推力方向，力臂始终不变
C
）A.此健身杆是费力杠杆
B.手推N处时，配重越重用力越小
C.配重相同时，推N处比推M处费力
D.若改变M处推力方向，力臂始终不变
答案
5.C
解析
【分析】
本题考查杠杆的平衡条件、力臂的概念及杠杆分类，解题思路为：先确定杠杆的支点为O点，明确阻力是配重片的重力，阻力臂是支点O到配重重力作用线的垂直距离，动力是手的推力，动力臂是支点O到推力作用线的垂直距离；再根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，逐一分析各选项：判断杠杆类型需比较动力臂与阻力臂，分析动力大小需结合平衡条件，判断力臂变化需明确力臂的定义。
【解析】
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，对各选项分析如下：
1. 选项A：该健身杆的动力臂（手的推力力臂）大于阻力臂（配重重力的力臂），应为省力杠杆，故A错误；
2. 选项B：手推N处时，动力臂$L_1$不变，配重越重则阻力$F_2$越大，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，动力$F_1$越大，用力越大，故B错误；
3. 选项C：配重相同时，阻力$F_2$和阻力臂$L_2$不变，推N处的动力臂$L_{1N}$小于推M处的动力臂$L_{1M}$，根据$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$，动力臂越小，动力越大，因此推N处比推M处费力，故C正确；
4. 选项D：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，改变M处推力方向时，推力作用线发生变化，支点到作用线的垂直距离（力臂）也会改变，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的概念
【点评】
本题结合生活中的健身器材考查杠杆相关知识，将物理知识与实际应用结合，解题关键是准确确定支点、动力臂和阻力臂，利用杠杆平衡条件分析各选项，易错点是力臂的判断，属于中等难度的力学题。
【难度系数】
0.5
本题考查杠杆的平衡条件、力臂的概念及杠杆分类，解题思路为：先确定杠杆的支点为O点，明确阻力是配重片的重力，阻力臂是支点O到配重重力作用线的垂直距离，动力是手的推力，动力臂是支点O到推力作用线的垂直距离；再根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，逐一分析各选项：判断杠杆类型需比较动力臂与阻力臂，分析动力大小需结合平衡条件，判断力臂变化需明确力臂的定义。
【解析】
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，对各选项分析如下：
1. 选项A：该健身杆的动力臂（手的推力力臂）大于阻力臂（配重重力的力臂），应为省力杠杆，故A错误；
2. 选项B：手推N处时，动力臂$L_1$不变，配重越重则阻力$F_2$越大，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，动力$F_1$越大，用力越大，故B错误；
3. 选项C：配重相同时，阻力$F_2$和阻力臂$L_2$不变，推N处的动力臂$L_{1N}$小于推M处的动力臂$L_{1M}$，根据$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$，动力臂越小，动力越大，因此推N处比推M处费力，故C正确；
4. 选项D：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，改变M处推力方向时，推力作用线发生变化，支点到作用线的垂直距离（力臂）也会改变，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的概念
【点评】
本题结合生活中的健身器材考查杠杆相关知识，将物理知识与实际应用结合，解题关键是准确确定支点、动力臂和阻力臂，利用杠杆平衡条件分析各选项，易错点是力臂的判断，属于中等难度的力学题。
【难度系数】
0.5
