3. 如图12-1-21所示,O为杠杆的支点,为了提高重物G,用一个跟杠杆始终保持垂直的力F使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置,在这个过程中()

A.杠杆始终是省力的
B.杠杆始终是费力的
C.杠杆先是费力的,后是省力的
D.杠杆先是省力的,后是费力的

D

【分析】
要判断杠杆是省力还是费力，需依据杠杆平衡条件，比较动力臂和阻力臂的大小：动力臂大于阻力臂时为省力杠杆，动力臂小于阻力臂时为费力杠杆。
1. 确定动力臂：力F始终与杠杆垂直，因此动力臂等于支点O到动力作用点B的距离（OB），且在杠杆转动过程中长度保持不变。
2. 分析阻力臂的变化：阻力是重物G的重力，方向始终竖直向下，阻力臂是支点O到重力作用线的垂直距离。当杠杆处于竖直位置时，重力作用线经过O点正下方，阻力臂为0，此时动力臂远大于阻力臂，杠杆省力；随着杠杆向水平位置转动，阻力臂逐渐增大，当阻力臂超过动力臂后，动力臂小于阻力臂，杠杆变为费力。因此整个过程中杠杆先是省力，后是费力。
【解析】
根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $，省力杠杆满足 $ L_1 ＞ L_2 $，费力杠杆满足 $ L_1 ＜ L_2 $：
1. 动力臂分析：由于力F始终与杠杆垂直，动力臂 $ L_1 = OB $，在杠杆转动过程中长度保持不变。
2. 阻力臂分析：阻力为重物G的重力，方向竖直向下，阻力臂 $ L_2 $ 是支点O到重力作用线的垂直距离：
杠杆在竖直位置时，重力作用线经过O点正下方，$ L_2 = 0 $，此时 $ L_1 ＞ L_2 $，杠杆省力；
随着杠杆向水平位置转动，$ L_2 $ 逐渐增大，当 $ L_2 ＞ L_1 $ 时，$ L_1 ＜ L_2 $，杠杆变为费力；
杠杆转到水平位置时，$ L_2 = OA $（OA ＞ OB），此时 $ L_1 ＜ L_2 $，杠杆费力。
综上，杠杆在转动过程中先是省力，后是费力，故选D。
【答案】
D
【知识点】
杠杆平衡条件；省力与费力杠杆判断
【点评】
本题的核心是准确分析动力臂和阻力臂的变化，需牢记力臂的定义（支点到力的作用线的垂直距离）。易错点是忽略动力臂不变、阻力臂逐渐增大的特点，或误判动力作用点的位置，导致对杠杆类型的判断错误。
【难度系数】
0.6

4. 如图12-1-22所示是一款指甲剪,其中(选填“ABC”“OBD”或“OED”)是省力杠杆,此时点是支点。人使用指甲剪时,上面刀刃受到的阻力方向是向(选填“上”或“下”)的。

ABC
C
上

【分析】
要解决这道题，我们可以分三步思考：
1. 区分省力杠杆：省力杠杆的动力臂大于阻力臂。观察指甲剪的三个杠杆：ABC、OBD、OED。对于ABC杠杆，支点是C点，动力作用在A点，阻力作用在B点，动力臂AC的长度大于阻力臂BC的长度，符合省力杠杆的特点；而OBD、OED的动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
2. 确定支点：杠杆绕着转动的点就是支点，ABC杠杆绕着C点转动，所以C是支点。
3. 判断阻力方向：当用指甲剪剪指甲时，上面的刀刃（ABC的刀刃部分）要向下运动，指甲对刀刃的阻力会阻碍刀刃向下运动，所以阻力方向是向上的。
【解析】
1. 杠杆分类判断：
对于ABC杠杆，支点为C，动力臂（AC）＞阻力臂（BC），属于省力杠杆；
OBD和OED杠杆的动力臂均小于阻力臂，属于费力杠杆。因此第一个空填ABC。
2. 支点确定：ABC杠杆绕C点转动，所以支点是C点。
3. 阻力方向判断：剪指甲时，上面刀刃向下运动，指甲对刀刃的阻力阻碍其向下运动，故阻力方向向上。
【答案】
ABC；C；上
【知识点】
杠杆的分类；杠杆五要素
【点评】
本题结合生活中的指甲剪考查杠杆的相关知识，需要准确识别不同杠杆的支点、动力臂与阻力臂的大小关系，同时明确阻力的方向是阻碍杠杆运动的方向，要结合实际运动情况分析。
【难度系数】
0.6

5. 图12-1-23是搬运泥土的独轮车,独轮车属于杠杆(选填“省力”或“费力”)。设车斗和泥土的总重$G=1000\ \mathrm{N}$,运泥土时从A点提起独轮车把手的力是F,F的力臂是$\mathrm{m}$,F的大小至少是$\mathrm{N}$。

省力
1.6
250

【分析】
首先判断杠杆类型：独轮车的支点在车轮轴处，对比动力臂和阻力臂的长度，动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆。
接着确定力臂：动力F的力臂是支点到F作用线的垂直距离，由图可直接读出该距离为1.6m。
最后根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，代入已知的总重G、阻力臂、动力臂的数据，即可计算出F的最小大小。
【解析】
1. 杠杆类型判断：
独轮车的支点为车轮的轴，动力臂$L_1=1.6\ \mathrm{m}$，阻力臂$L_2=0.4\ \mathrm{m}$，由于$L_1＞L_2$，根据杠杆分类，动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，因此独轮车属于省力杠杆。
2. 确定F的力臂：
由图可知，支点到动力F作用线的垂直距离为$1.6\ \mathrm{m}$，即F的力臂是$1.6\ \mathrm{m}$。
3. 计算F的大小：
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，将$G=1000\ \mathrm{N}$（阻力$F_2=G$）、$L_2=0.4\ \mathrm{m}$、$L_1=1.6\ \mathrm{m}$代入公式：
$F × 1.6\ \mathrm{m} = 1000\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m}$
解得：$F = \frac{1000\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m}}{1.6\ \mathrm{m}} = 250\ \mathrm{N}$
【答案】
省力；1.6；250
【知识点】
杠杆的分类；杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆的基本性质与平衡条件的应用，解题关键是准确识别支点、动力臂和阻力臂，熟练运用杠杆平衡公式进行计算。
【难度系数】
0.6

6. 如图12-1-24甲,在植树节的植树活动中,一位同学用铁锹铲土。将铁锹视为杠杆,O为支点,请在图12-1-24乙中画出手在A处施加最小动力$F_{1}$的示意图及阻力$F_{2}$的力臂$l_{2}$。

【分析】
要解决这个问题，可分两步分析：
1. 确定最小动力$F_1$：根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$，在阻力$F_2$和阻力臂$l_2$一定时，动力臂$l_1$越长，动力$F_1$越小。最长的动力臂是支点O到动力作用点A的距离（即OA的长度），因此动力$F_1$的方向需垂直于OA向上，此时动力臂最大，动力最小。
2. 画阻力$F_2$的力臂$l_2$：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，所以要过支点O作阻力$F_2$作用线的垂线段，该垂线段即为阻力臂$l_2$。
【解析】
1. 绘制最小动力$F_1$：
连接OA，OA为最长动力臂；
过A点作垂直于OA向上的力，标注为$F_1$。
2. 绘制阻力$F_2$的力臂$l_2$：
过支点O作阻力$F_2$作用线的垂线段，标注该垂线段为$l_2$。
（具体作图见参考答案图）
【答案】
作图如下：
【知识点】
杠杆最小动力作图、力臂的画法
【点评】
本题考查杠杆相关的作图，核心是理解杠杆平衡条件的应用，明确最长动力臂的确定方法，以及力臂的定义，属于杠杆基础作图题。
【难度系数】
0.6

1. 如图12-1-25所示的生活用具,在使用中属于省力杠杆的是()

C

【分析】
要解决这道题，首先需要明确杠杆的分类依据：动力臂大于阻力臂的是省力杠杆，动力臂小于阻力臂的是费力杠杆。接下来我们逐个分析每个选项中生活用具的动力臂和阻力臂的大小关系，从而判断属于哪种杠杆：
1. 回忆每种工具的使用方式，确定支点、动力作用点和阻力作用点的位置；
2. 比较动力臂（支点到动力作用线的距离）和阻力臂（支点到阻力作用线的距离）的长短；
3. 根据杠杆分类依据判断是否为省力杠杆。
【解析】
选项A：筷子在使用时，支点位于筷子的上端，动力作用在手握的位置，阻力作用在筷子夹取食物的前端，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；
选项B：钓鱼竿在使用时，支点位于手握鱼竿的位置，动力臂远小于阻力臂，属于费力杠杆；
选项C：裁纸刀在使用时，支点位于裁纸刀的转轴处，动力作用在刀柄处，阻力作用在刀刃处，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
选项D：食品夹在使用时，支点位于夹子的尾部，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
因此属于省力杠杆的是裁纸刀，故选C。
【答案】
C
【知识点】
杠杆的分类；省力杠杆的判断
【点评】
本题考查生活中常见杠杆的分类，解题的关键是结合生活实际，准确判断动力臂和阻力臂的大小关系，同时要牢记杠杆分类的依据，将物理知识与生活应用相结合。
【难度系数】
0.8

2. 下列工具中属于省力杠杆的一组是()
①镊子;②铡刀;③汽车的刹车闸;④天平;⑤钓鱼竿;⑥剪铁皮的剪子;⑦羊角锤;⑧瓶盖起子;⑨电工用的钢丝钳;⑩木船船桨。

A.①②③⑥⑨⑩
B.③④⑤⑥⑦⑩
C.②③④⑦⑧⑨
D.②③⑥⑦⑧⑨

D

【分析】
要解决这道题，首先明确省力杠杆的判断标准：动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，这类杠杆省力但费距离。接下来需要逐个分析题干中的工具：
1. 镊子：动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；
2. 铡刀：动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
3. 汽车的刹车闸：动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
4. 天平：动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，既不省力也不费力；
5. 钓鱼竿：动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；
6. 剪铁皮的剪子：为省力设计，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
7. 羊角锤：拔钉子时动力臂远大于阻力臂，属于省力杠杆；
8. 瓶盖起子：开瓶盖时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
9. 电工用的钢丝钳：手柄较长，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
10. 木船船桨：动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
最后将属于省力杠杆的工具序号汇总，对应正确选项。
【解析】
根据省力杠杆的定义（动力臂＞阻力臂），对各工具逐一判断：
①镊子：费力杠杆；②铡刀：省力杠杆；③汽车刹车闸：省力杠杆；④天平：等臂杠杆；⑤钓鱼竿：费力杠杆；⑥剪铁皮的剪子：省力杠杆；⑦羊角锤：省力杠杆；⑧瓶盖起子：省力杠杆；⑨钢丝钳：省力杠杆；⑩船桨：费力杠杆。
因此属于省力杠杆的是②③⑥⑦⑧⑨，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
杠杆的分类
【点评】
本题考查常见杠杆的分类，解题关键是掌握省力杠杆的判断依据（动力臂大于阻力臂），需结合生活经验分析各类工具的杠杆特点，准确区分省力、费力、等臂杠杆的应用场景。
【难度系数】
0.6

3. 如图12-1-26所示,OAB是杠杆,OA与BA垂直,在OA的中点挂一个10 N的重物,加在B点的动力使OA在水平位置保持静止(杠杆重力及摩擦均不计),则()


A.该杠杆一定是省力杠杆
B.该杠杆一定是费力杠杆
C.作用点在B点的最小动力等于5 N
D.作用点在B点的最小动力小于5 N

D

【分析】
要解决这道题，需结合杠杆的分类、杠杆平衡条件以及最小动力的判断方法来分析：
1. 杠杆的省力或费力判断：取决于动力臂与阻力臂的大小关系。题目中仅给出动力作用点在B点，但未明确动力方向，因此动力臂的长度无法确定（动力臂是支点到动力作用线的垂直距离），无法比较动力臂与阻力臂的大小，所以不能确定该杠杆是省力还是费力杠杆，因此A、B选项错误。
2. 最小动力的求解：根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。最长的动力臂是支点O到作用点B的距离OB（此时动力方向垂直于OB向下）。已知阻力$F_2=10N$，阻力臂$L_2$是OA的一半（重物挂在OA中点），根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，可得$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$。由于OB是直角三角形OAB的斜边，OA是直角边，因此$OB＞OA$，代入可得$F_1＜5N$，即作用点在B点的最小动力小于5N，故C错误，D正确。
【解析】
1. 判断杠杆类型：
杠杆的省力或费力由动力臂与阻力臂的大小关系决定。本题中仅确定动力作用点在B点，但动力方向未知，动力臂（支点O到动力作用线的垂直距离）的长度无法确定，因此无法比较动力臂与阻力臂的大小，不能判断杠杆是省力还是费力杠杆，故A、B选项错误。
2. 计算作用在B点的最小动力：
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，在阻力$F_2=10N$、阻力臂$L_2=\frac{1}{2}OA$固定时，动力臂$L_1$越长，动力$F_1$越小。
当动力方向垂直于OB时，动力臂$L_1=OB$（此时动力臂为支点到动力作用点的距离，是最长的动力臂）。
由几何知识可知，在直角三角形OAB中，OB为斜边，OA为直角边，因此$OB＞OA$。
代入杠杆平衡条件：
$F_1 = \frac{F_2L_2}{L_1} = \frac{10N × \frac{1}{2}OA}{OB}$
因为$OB＞OA$，所以$\frac{\frac{1}{2}OA}{OB} ＜ \frac{\frac{1}{2}OA}{OA} = \frac{1}{2}$，因此：
$F_1 ＜ 10N × \frac{1}{2} = 5N$
即作用在B点的最小动力小于5N，故C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
杠杆的分类、杠杆平衡条件、最小动力的确定
【点评】
本题的易错点在于容易忽略动力方向对动力臂的影响，错误判断杠杆的类型；同时求解最小动力时，需明确“最长动力臂为支点到动力作用点的距离”这一关键，结合几何知识判断动力臂与阻力臂的关系，进而利用杠杆平衡条件计算最小动力的范围。
【难度系数】
0.4