1 跨学科 肘关节与杠杆模型 (2023·淄博中考)肱二头肌收缩产生的力使前臂骨骼绕肘关节转动，此时前臂骨骼可以看成一个杠杆模型，简称前臂杠杆。如图所示，手提重物时，对前臂杠杆的分析错误的是()。

A.前臂杠杆是省力杠杆
B.肘关节处可以视为支点
C.肱二头肌对前臂杠杆的牵引力是动力
D.前臂保持水平时，阻力臂最长

(第1题) (第2题)

1.A

【分析】
本题考查杠杆的相关知识，解题思路为：先明确杠杆的五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂），再结合杠杆类型的判断依据（动力臂与阻力臂的大小关系）分析各选项，逐一排除正确选项，最终确定错误选项。
【解析】
1. 明确杠杆五要素：前臂骨骼绕肘关节O转动，因此肘关节为支点（B选项正确）；肱二头肌的牵引力使杠杆转动，属于动力（C选项正确）；重物的拉力阻碍杠杆转动，属于阻力。
2. 判断杠杆类型：动力臂是支点到动力作用线的距离，阻力臂是支点到阻力作用线的距离。从图中可知，动力臂小于阻力臂，因此前臂杠杆是费力杠杆，不是省力杠杆（A选项错误）。
3. 分析阻力臂变化：当前臂保持水平时，阻力F₂竖直向下，支点O到F₂作用线的垂直距离（阻力臂）最大；若前臂与水平方向有夹角，该垂直距离会减小，因此D选项正确。
综上，分析错误的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
杠杆的分类；杠杆的五要素
【点评】
本题结合人体前臂的杠杆模型，将物理知识与生物结构结合，考查杠杆的核心概念，需要学生掌握杠杆类型的判断方法和阻力臂的变化规律，属于跨学科的基础应用题目。
【难度系数】
0.5

2 如图所示，OBA为一根杠杆，O为支点，在杠杆的B处用细线悬挂重为G的物体，若不计杠杆自重，
设保持OB段在水平位置平衡时，在A端需施加的最小外力为$F_1$，若保持AB段在水平位置平衡时，在A端需施加的最小外力为$F_2$，则().

A.$F_1＞F_2$
B.$F_1=F_2$
C.$F_1＜F_2$
D.条件不足，无法判断

2.A

【分析】要比较两种情况下A端最小外力的大小，需利用杠杆平衡条件（动力×动力臂=阻力×阻力臂，即$F_1L_1=F_2L_2$）。当阻力$G$一定时，动力臂越大，动力越小，因此需分别确定两种情况的阻力臂和最大动力臂（最小外力对应最大动力臂，即力的方向垂直于杠杆时动力臂最长），再计算比较$F_1$和$F_2$。
【解析】
1. 保持OB段水平平衡时：
阻力为$G$，阻力臂是支点$O$到$G$作用线的垂直距离，等于$OB$的长度（因$OB$水平，$G$竖直向下，阻力臂$L_{阻1}=OB$）。
要使A端外力最小，力的方向垂直于$OA$，此时动力臂最大，为$OA$的长度（$L_{动1}=OA$）。
根据杠杆平衡条件：$F_1 · L_{动1} = G · L_{阻1}$，得$F_1=\frac{G · OB}{OA}$。
2. 保持AB段水平平衡时：
阻力仍为$G$，此时$AB$水平，$G$竖直向下，阻力臂是支点$O$到$G$作用线的垂直距离，等于$OB$在水平方向的分量（结合几何关系，阻力臂$L_{阻2}=OB · \sinθ$，$θ$为$OB$与竖直方向的夹角）。
最小外力对应力垂直于$AB$，动力臂最大为$OA$的水平分量（$L_{动2}=OB · \sinθ + AB$）。
根据杠杆平衡条件：$F_2 · L_{动2} = G · L_{阻2}$，得$F_2=\frac{G · OB · \sinθ}{OB · \sinθ + AB}$。
结合几何关系对比可知，$F_1＞F_2$。
【答案】A
【知识点】杠杆平衡条件、力臂的概念
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，核心是明确“最小力对应最大动力臂”，需结合几何关系分析两种状态下的力臂，是中等难度的杠杆应用题型。
【难度系数】0.5

3 如图所示是教室壁挂式实物展台示意图，MN为展示台面，PQ为连杆拉柱展示台，m为展示物，以下能正确表示展台杠杆模型的是()。

（第3题）

3.B

【分析】要确定展台的杠杆模型，需先明确杠杆的核心要素：支点（杠杆绕着转动的固定点）、动力（使杠杆转动的力）、阻力（阻碍杠杆转动的力）。本题中，展台MN作为杠杆，绕其与墙面连接的固定点转动，该点为支点；连杆PQ对展台的作用力是动力，方向向上；展示物m的重力是阻力，方向竖直向下，需据此判断正确的模型选项。
【解析】建立展台的杠杆模型步骤：1. 确定支点：展台MN与墙面的连接点，是杠杆绕着转动的固定点；2. 确定动力：连杆PQ对展台施加的向上的力，使展台绕支点转动；3. 确定阻力：展示物m的重力，方向竖直向下，阻碍展台转动。符合上述要素标注的是选项B。
【答案】B
【知识点】杠杆模型、杠杆五要素
【点评】本题考查杠杆模型的建立，核心是准确识别杠杆的支点、动力和阻力，属于基础力学应用题目，需掌握杠杆的基本概念。
【难度系数】0.6