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8. 右图为坐式推肩训练器。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
8. C
解析
【分析】
本题考查杠杆的相关知识，需结合杠杆平衡条件（$F_1L_1=F_2L_2$）和杠杆的分类（根据动力臂与阻力臂的大小关系判断省力/费力杠杆）对每个选项逐一分析：
1. 分析选项A：先确定支点、动力臂和阻力臂，支点为O点，阻力是配重片的重力，阻力臂是O到阻力作用线的距离；动力是手的推力，动力臂是O到推力作用线的距离。比较可知动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆，A错误。
2. 分析选项B：根据杠杆平衡条件，手推N处时，动力臂、阻力臂不变，配重越重（阻力越大），所需动力越大，B错误。
3. 分析选项C：配重相同时，阻力和阻力臂不变，推N处的动力臂比推M处的短，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，动力臂越小，动力越大，因此推N处比推M处费力，C正确。
4. 分析选项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，力的作用线改变，力臂也会改变，D错误。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：健身杆绕O点转动，支点为O，阻力是配重片的重力，动力是手的推力。观察可知动力臂大于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂大于阻力臂的是省力杠杆，因此此健身杆是省力杠杆，A错误。
选项B：根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，手推N处时，动力臂$L_1$、阻力臂$L_2$不变，配重越重，阻力$F_2$越大，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，动力$F_1$越大，即用力越大，B错误。
选项C：配重相同时，阻力$F_2$和阻力臂$L_2$不变，推N处时的动力臂小于推M处时的动力臂（N点比M点更靠近支点O），由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，动力臂越小，动力越大，因此推N处比推M处费力，C正确。
选项D：力臂的定义是支点到力的作用线的垂直距离，若改变M处推力方向，力的作用线发生变化，支点O到该作用线的垂直距离（力臂）也会改变，D错误。
综上，正确答案为C。
【答案】
C
【知识点】
杠杆的分类、杠杆平衡条件、力臂的定义
【点评】
本题结合生活中的健身器材考查杠杆的相关知识，需要准确理解力臂的定义，熟练运用杠杆平衡条件分析不同情况下的力的大小变化，关键是能正确判断动力臂、阻力臂的大小关系。
【难度系数】
0.6
本题考查杠杆的相关知识，需结合杠杆平衡条件（$F_1L_1=F_2L_2$）和杠杆的分类（根据动力臂与阻力臂的大小关系判断省力/费力杠杆）对每个选项逐一分析：
1. 分析选项A：先确定支点、动力臂和阻力臂，支点为O点，阻力是配重片的重力，阻力臂是O到阻力作用线的距离；动力是手的推力，动力臂是O到推力作用线的距离。比较可知动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆，A错误。
2. 分析选项B：根据杠杆平衡条件，手推N处时，动力臂、阻力臂不变，配重越重（阻力越大），所需动力越大，B错误。
3. 分析选项C：配重相同时，阻力和阻力臂不变，推N处的动力臂比推M处的短，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，动力臂越小，动力越大，因此推N处比推M处费力，C正确。
4. 分析选项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，力的作用线改变，力臂也会改变，D错误。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：健身杆绕O点转动，支点为O，阻力是配重片的重力，动力是手的推力。观察可知动力臂大于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂大于阻力臂的是省力杠杆，因此此健身杆是省力杠杆，A错误。
选项B：根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，手推N处时，动力臂$L_1$、阻力臂$L_2$不变，配重越重，阻力$F_2$越大，由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，动力$F_1$越大，即用力越大，B错误。
选项C：配重相同时，阻力$F_2$和阻力臂$L_2$不变，推N处时的动力臂小于推M处时的动力臂（N点比M点更靠近支点O），由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，动力臂越小，动力越大，因此推N处比推M处费力，C正确。
选项D：力臂的定义是支点到力的作用线的垂直距离，若改变M处推力方向，力的作用线发生变化，支点O到该作用线的垂直距离（力臂）也会改变，D错误。
综上，正确答案为C。
【答案】
C
【知识点】
杠杆的分类、杠杆平衡条件、力臂的定义
【点评】
本题结合生活中的健身器材考查杠杆的相关知识，需要准确理解力臂的定义，熟练运用杠杆平衡条件分析不同情况下的力的大小变化，关键是能正确判断动力臂、阻力臂的大小关系。
【难度系数】
0.6
9. 物理兴趣小组的同学到动物园参加实践活动，他们用一根长槽钢、卷尺、弹簧测力计等自制的“杆秤”测量大象的质量，其示意图如图甲所示。吊钩固定于槽钢的中点 $ O $，将铁笼用缆绳挂在槽钢的 $ B $ 点，当槽钢水平静止时，测出 $ OB = 8 \, \mathrm{cm} $，$ OA = 8 \, \mathrm{m} $，竖直向下的拉力 $ F $ 为 $ 400 \, \mathrm{N} $。
(1) 使槽钢水平静止的目的是便于测量图甲中拉力 $ F $ 的
(2) 若铁笼和缆绳的总质量为 $ 500 \, \mathrm{kg} $，则大象的质量是
(3) 若沿图乙中拉力 $ F' $ 的方向拉槽钢 $ A $ 端，如槽钢水平静止，则此时拉力 $ F' $ 的大小有可能是
(1) 使槽钢水平静止的目的是便于测量图甲中拉力 $ F $ 的
力臂
。(2) 若铁笼和缆绳的总质量为 $ 500 \, \mathrm{kg} $，则大象的质量是
$ 3.5×10^{3} $
$ \mathrm{kg} $。(3) 若沿图乙中拉力 $ F' $ 的方向拉槽钢 $ A $ 端，如槽钢水平静止，则此时拉力 $ F' $ 的大小有可能是
$ 500\ \mathrm{N} $
(选填“$ 300 \, \mathrm{N} $”“$ 400 \, \mathrm{N} $”或“$ 500 \, \mathrm{N} $”)。请在图乙中画出拉力 $ F' $ 的力臂 $ l' $。答案
9. (1)力臂
(2) $ 3.5×10^{3} $
(3) $ 500\ \mathrm{N} $
拉力 $ F' $ 的力臂如图所示：
解析
【分析】
1. 第(1)问：杠杆水平静止时，竖直向下的拉力F的作用线与槽钢垂直，此时拉力的力臂与OA长度相等，可直接用卷尺测量，因此目的是便于测量拉力F的力臂。
2. 第(2)问：先确定杠杆的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂，再根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$计算铁笼和大象的总重力，进而求出总质量，最后减去铁笼和缆绳的质量得到大象的质量。
3. 第(3)问：拉力斜拉时，动力臂会小于竖直拉时的力臂，在阻力和阻力臂不变的情况下，根据杠杆平衡条件可知动力会变大，据此选择合适的拉力值；力臂需从支点向力的作用线作垂线段。
【解析】
(1) 当槽钢水平静止时，竖直向下的拉力F的力臂与槽钢重合，可直接测量OA的长度得到力臂，因此目的是便于测量拉力F的力臂。
(2) 已知：$F=400\,\mathrm{N}$，$OA=8\,\mathrm{m}$，$OB=8\,\mathrm{cm}=0.08\,\mathrm{m}$，$m_{\mathrm{笼}}=500\,\mathrm{kg}$，$g=10\,\mathrm{N/kg}$
根据杠杆平衡条件$F× OA = G_{\mathrm{总}}× OB$，可得铁笼和大象的总重力：
$G_{\mathrm{总}}=\frac{F× OA}{OB}=\frac{400\,\mathrm{N}×8\,\mathrm{m}}{0.08\,\mathrm{m}}=40000\,\mathrm{N}$
总质量：
$m_{\mathrm{总}}=\frac{G_{\mathrm{总}}}{g}=\frac{40000\,\mathrm{N}}{10\,\mathrm{N/kg}}=4000\,\mathrm{kg}$
大象的质量：
$m_{\mathrm{象}}=m_{\mathrm{总}}-m_{\mathrm{笼}}=4000\,\mathrm{kg}-500\,\mathrm{kg}=3.5×10^{3}\,\mathrm{kg}$
(3) 图乙中拉力$F'$斜拉时，其力臂小于竖直拉时的力臂，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件$F'× l' = G_{\mathrm{总}}× OB$，动力臂减小则动力增大，因此$F' ＞ 400\,\mathrm{N}$，故选$500\,\mathrm{N}$。
力臂画法：过支点O向$F'$的作用线作垂线段，该垂线段即为力臂$l'$。
【答案】
(1) 力臂
(2) $\boldsymbol{3.5×10^{3}}$
(3) $\boldsymbol{500\,\mathrm{N}}$；力臂作图见解析
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的测量、力臂的画法
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的实际应用，需明确杠杆五要素，理解力臂的概念，注重物理知识在生活实践中的运用。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：杠杆水平静止时，竖直向下的拉力F的作用线与槽钢垂直，此时拉力的力臂与OA长度相等，可直接用卷尺测量，因此目的是便于测量拉力F的力臂。
2. 第(2)问：先确定杠杆的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂，再根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$计算铁笼和大象的总重力，进而求出总质量，最后减去铁笼和缆绳的质量得到大象的质量。
3. 第(3)问：拉力斜拉时，动力臂会小于竖直拉时的力臂，在阻力和阻力臂不变的情况下，根据杠杆平衡条件可知动力会变大，据此选择合适的拉力值；力臂需从支点向力的作用线作垂线段。
【解析】
(1) 当槽钢水平静止时，竖直向下的拉力F的力臂与槽钢重合，可直接测量OA的长度得到力臂，因此目的是便于测量拉力F的力臂。
(2) 已知：$F=400\,\mathrm{N}$，$OA=8\,\mathrm{m}$，$OB=8\,\mathrm{cm}=0.08\,\mathrm{m}$，$m_{\mathrm{笼}}=500\,\mathrm{kg}$，$g=10\,\mathrm{N/kg}$
根据杠杆平衡条件$F× OA = G_{\mathrm{总}}× OB$，可得铁笼和大象的总重力：
$G_{\mathrm{总}}=\frac{F× OA}{OB}=\frac{400\,\mathrm{N}×8\,\mathrm{m}}{0.08\,\mathrm{m}}=40000\,\mathrm{N}$
总质量：
$m_{\mathrm{总}}=\frac{G_{\mathrm{总}}}{g}=\frac{40000\,\mathrm{N}}{10\,\mathrm{N/kg}}=4000\,\mathrm{kg}$
大象的质量：
$m_{\mathrm{象}}=m_{\mathrm{总}}-m_{\mathrm{笼}}=4000\,\mathrm{kg}-500\,\mathrm{kg}=3.5×10^{3}\,\mathrm{kg}$
(3) 图乙中拉力$F'$斜拉时，其力臂小于竖直拉时的力臂，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件$F'× l' = G_{\mathrm{总}}× OB$，动力臂减小则动力增大，因此$F' ＞ 400\,\mathrm{N}$，故选$500\,\mathrm{N}$。
力臂画法：过支点O向$F'$的作用线作垂线段，该垂线段即为力臂$l'$。
【答案】
(1) 力臂
(2) $\boldsymbol{3.5×10^{3}}$
(3) $\boldsymbol{500\,\mathrm{N}}$；力臂作图见解析
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的测量、力臂的画法
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的实际应用，需明确杠杆五要素，理解力臂的概念，注重物理知识在生活实践中的运用。
【难度系数】
0.6
