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22. (4分)某小组用如图所示的装置探究浮力大小与哪些因素有关,用细绳将物体M悬挂在弹簧测力计下进行实验,其中图c、d中物体M所处深度相同。
(1)比较
(2)图b中弹簧测力计的示数为
(3)实验完成后,将图c中的细绳剪断,待物体M静止时,其所受重力与浮力的差为
(1)比较
a、c、d
三图可以探究浮力的大小是否与液体密度有关。(2)图b中弹簧测力计的示数为
4.5
N,物体M的密度为2.7
g/cm³。(3)实验完成后,将图c中的细绳剪断,待物体M静止时,其所受重力与浮力的差为
3.4
N。答案
22. (1)a、c、d (2)4.5 2.7 (3)3.4
【点拨】本题考查探究浮力大小的影响因素实验,涉及实验设计、弹簧测力计读数、质量与密度的计算、重力与浮力的影响因素,要注意:物体的体积可以通过$F_浮=\rho_液gV_排$的变形公式计算。
【解析】(1)图c、d中物体M排开液体的体积相同,所处深度相同,液体密度不同,并且结合图a与c、d可分别求出物体所受浮力大小,所以比较a、c、d三图可以探究浮力的大小是否与液体密度有关;
(2)图b中弹簧测力计的分度值为0.1 N,示数为4.5 N;物体M的重力$G=5.4\ \mathrm{N}$,则物体M的质量$m=\frac{G}{g}=\frac{5.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.54\ \mathrm{kg}$,图c中,物体M在水中受到的浮力$F_浮=G-F_示=5.4\ \mathrm{N}-3.4\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$,由$F_浮=\rho_水gV_排$可得,物体M的体积$V=V_排=\frac{F_浮}{\rho_水g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,则物体M的密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.54\ \mathrm{kg}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=2.7×10^3\ \mathrm{kg/m}^3=2.7\ \mathrm{g/cm}^3$;
(3)当物体M静止时(沉底),物体受到的重力、浮力均不变,所以$G-F_浮=5.4\ \mathrm{N}-2\ \mathrm{N}=3.4\ \mathrm{N}$。
【点拨】本题考查探究浮力大小的影响因素实验,涉及实验设计、弹簧测力计读数、质量与密度的计算、重力与浮力的影响因素,要注意:物体的体积可以通过$F_浮=\rho_液gV_排$的变形公式计算。
【解析】(1)图c、d中物体M排开液体的体积相同,所处深度相同,液体密度不同,并且结合图a与c、d可分别求出物体所受浮力大小,所以比较a、c、d三图可以探究浮力的大小是否与液体密度有关;
(2)图b中弹簧测力计的分度值为0.1 N,示数为4.5 N;物体M的重力$G=5.4\ \mathrm{N}$,则物体M的质量$m=\frac{G}{g}=\frac{5.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.54\ \mathrm{kg}$,图c中,物体M在水中受到的浮力$F_浮=G-F_示=5.4\ \mathrm{N}-3.4\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$,由$F_浮=\rho_水gV_排$可得,物体M的体积$V=V_排=\frac{F_浮}{\rho_水g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,则物体M的密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.54\ \mathrm{kg}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=2.7×10^3\ \mathrm{kg/m}^3=2.7\ \mathrm{g/cm}^3$;
(3)当物体M静止时(沉底),物体受到的重力、浮力均不变,所以$G-F_浮=5.4\ \mathrm{N}-2\ \mathrm{N}=3.4\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
解决本题需结合控制变量法探究浮力的影响因素，利用称重法、阿基米德原理和密度公式计算物理量：
1. 探究浮力与液体密度的关系时，需控制排开液体体积相同，改变液体密度，因此对比a（测物体重力）、c（水中浸没）、d（盐水中浸没）三图，满足控制变量要求；
2. 弹簧测力计读数先确定分度值，再结合指针位置读数；利用称重法测浮力，结合阿基米德原理求物体体积，进而计算密度；
3. 剪断细绳后物体沉底，重力与浮力的差可通过已知的重力和浮力直接计算。
【解析】
(1) 探究浮力大小与液体密度的关系，需控制排开液体体积相同，改变液体密度。图c、d中物体排开液体体积相同，液体密度不同，结合图a可得到物体重力，因此比较a、c、d三图即可完成探究。
(2) 图b中弹簧测力计的分度值为0.1N，指针指向4.5N，故示数为4.5N；
物体M的重力$G=5.4\ \mathrm{N}$，其质量$m=\frac{G}{g}=\frac{5.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.54\ \mathrm{kg}$；
图c中物体在水中受到的浮力$F_{浮水}=G-F_{示c}=5.4\ \mathrm{N}-3.4\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$；
由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，得物体体积$V=V_{排}=\frac{F_{浮水}}{\rho_{水}g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$；
物体密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.54\ \mathrm{kg}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=2.7×10^3\ \mathrm{kg/m}^3=2.7\ \mathrm{g/cm}^3$。
(3) 剪断细绳后，物体M静止时沉底，重力与浮力的差为$G-F_{浮水}=5.4\ \mathrm{N}-2\ \mathrm{N}=3.4\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1) a、c、d；(2) 4.5，2.7；(3) 3.4
【知识点】
浮力的影响因素、密度计算、阿基米德原理
【点评】
本题为探究浮力大小影响因素的实验题，结合弹簧测力计读数、称重法测浮力、密度计算等知识点，需熟练运用控制变量法和相关公式，属于中等难度的实验应用题。
【难度系数】
0.6
解决本题需结合控制变量法探究浮力的影响因素，利用称重法、阿基米德原理和密度公式计算物理量：
1. 探究浮力与液体密度的关系时，需控制排开液体体积相同，改变液体密度，因此对比a（测物体重力）、c（水中浸没）、d（盐水中浸没）三图，满足控制变量要求；
2. 弹簧测力计读数先确定分度值，再结合指针位置读数；利用称重法测浮力，结合阿基米德原理求物体体积，进而计算密度；
3. 剪断细绳后物体沉底，重力与浮力的差可通过已知的重力和浮力直接计算。
【解析】
(1) 探究浮力大小与液体密度的关系，需控制排开液体体积相同，改变液体密度。图c、d中物体排开液体体积相同，液体密度不同，结合图a可得到物体重力，因此比较a、c、d三图即可完成探究。
(2) 图b中弹簧测力计的分度值为0.1N，指针指向4.5N，故示数为4.5N；
物体M的重力$G=5.4\ \mathrm{N}$，其质量$m=\frac{G}{g}=\frac{5.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.54\ \mathrm{kg}$；
图c中物体在水中受到的浮力$F_{浮水}=G-F_{示c}=5.4\ \mathrm{N}-3.4\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$；
由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，得物体体积$V=V_{排}=\frac{F_{浮水}}{\rho_{水}g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$；
物体密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.54\ \mathrm{kg}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=2.7×10^3\ \mathrm{kg/m}^3=2.7\ \mathrm{g/cm}^3$。
(3) 剪断细绳后，物体M静止时沉底，重力与浮力的差为$G-F_{浮水}=5.4\ \mathrm{N}-2\ \mathrm{N}=3.4\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1) a、c、d；(2) 4.5，2.7；(3) 3.4
【知识点】
浮力的影响因素、密度计算、阿基米德原理
【点评】
本题为探究浮力大小影响因素的实验题，结合弹簧测力计读数、称重法测浮力、密度计算等知识点，需熟练运用控制变量法和相关公式，属于中等难度的实验应用题。
【难度系数】
0.6
23.（5分）为探究物体的动能跟哪些因素有关，某小组用质量分别为$ m $和$ M $的两个钢球（$ M ＞ m $），分别从不同的高度$ h $和$ H $（$ H ＞ h $）由静止开始滚下，撞击水平面上的同一木块，实验过程如图所示。
(1) 木块被撞距离的远近反映了________（选填“钢球”或“木块”）动能的大小。
(2) 利用________两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车超速行驶所带来的危害；利用________两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车超载行驶所带来的危害。
(3) 甲、乙两次实验木块移动的过程中，克服摩擦力做的功分别为$ W_{\mathrm{甲}} $和$ W_{\mathrm{乙}} $，则$ W_{\mathrm{甲}} $______（选填“大于”“小于”或“等于”）$ W_{\mathrm{乙}} $。
(4) 若水平面绝对光滑，本实验将________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
(1) 木块被撞距离的远近反映了________（选填“钢球”或“木块”）动能的大小。
(2) 利用________两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车超速行驶所带来的危害；利用________两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车超载行驶所带来的危害。
(3) 甲、乙两次实验木块移动的过程中，克服摩擦力做的功分别为$ W_{\mathrm{甲}} $和$ W_{\mathrm{乙}} $，则$ W_{\mathrm{甲}} $______（选填“大于”“小于”或“等于”）$ W_{\mathrm{乙}} $。
(4) 若水平面绝对光滑，本实验将________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
答案
23. (1)钢球 (2)甲、乙 乙、丙 (3)小于 (4)不能
【点拨】本题考查探究物体动能大小的影响因素实验,涉及实验原理(转换法、木块移动距离反映动能大小)、变量控制(速度、质量对动能的影响)、摩擦力与功的分析以及光滑平面对实验的影响。
【解析】(1)在探究物体动能的实验中,通过木块被撞距离的远近反映钢球动能的大小;
(2)甲、乙两图中钢球质量相同,从不同高度滚下,到达水平面时的初速度不同,所以利用甲、乙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车超速行驶所带来的危害;乙、丙两图中钢球从相同高度滚下,到达水平面时的初速度相同,质量不同,所以利用乙、丙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车超载行驶所带来的危害;
(3)甲、乙两次实验中,木块对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以木块受到的摩擦力不变,因为$s_甲＜s_乙$,根据公式$W=Fs$,得$W_甲＜W_乙$;
(4)若水平面绝对光滑,木块被撞击后将做匀速直线运动,无法通过木块移动的距离来判断钢球动能的大小。
【点拨】本题考查探究物体动能大小的影响因素实验,涉及实验原理(转换法、木块移动距离反映动能大小)、变量控制(速度、质量对动能的影响)、摩擦力与功的分析以及光滑平面对实验的影响。
【解析】(1)在探究物体动能的实验中,通过木块被撞距离的远近反映钢球动能的大小;
(2)甲、乙两图中钢球质量相同,从不同高度滚下,到达水平面时的初速度不同,所以利用甲、乙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车超速行驶所带来的危害;乙、丙两图中钢球从相同高度滚下,到达水平面时的初速度相同,质量不同,所以利用乙、丙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车超载行驶所带来的危害;
(3)甲、乙两次实验中,木块对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以木块受到的摩擦力不变,因为$s_甲＜s_乙$,根据公式$W=Fs$,得$W_甲＜W_乙$;
(4)若水平面绝对光滑,木块被撞击后将做匀速直线运动,无法通过木块移动的距离来判断钢球动能的大小。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合探究动能影响因素实验的核心方法（转换法、控制变量法），逐一分析每个问题：
1. 动能大小无法直接观察，通过木块被撞击后移动的距离（转换法）反映钢球的动能大小；
2. 汽车超速是指质量相同、速度大，对应控制质量相同、改变速度的实验组；超载是指速度相同、质量大，对应控制速度相同、改变质量的实验组；
3. 木块移动时克服摩擦力做功，根据W=fs，摩擦力不变时，移动距离越小，做功越少；
4. 若水平面光滑，木块不受摩擦力，撞击后会匀速直线运动，无法通过移动距离判断动能大小，无法达到实验目的。
【解析】
(1) 实验中，钢球的动能越大，对木块做功越多，木块被撞击后移动的距离越远，因此木块被撞距离反映钢球的动能大小；
(2) 汽车超速是质量一定时，速度越大动能越大，需控制钢球质量相同、改变滚下高度（即到达水平面的速度），对应甲、乙两图；汽车超载是速度一定时，质量越大动能越大，需控制钢球滚下高度相同（到达水平面的速度相同）、改变质量，对应乙、丙两图；
(3) 甲、乙实验中，木块对水平面的压力和接触面粗糙程度不变，摩擦力f相同，根据W=fs，甲中木块移动距离s甲＜s乙，因此W甲＜W乙；
(4) 若水平面绝对光滑，木块被撞击后不受摩擦力，将做匀速直线运动，无法通过移动距离判断钢球动能大小，不能达到探究目的。
【答案】
(1)钢球 (2)甲、乙；乙、丙 (3)小于 (4)不能
【知识点】
探究动能的影响因素、功的计算
【点评】
本题为力学经典实验题，考查转换法、控制变量法的应用，以及功的分析和实验条件的理解，是初中物理力学实验的重点考查内容，需掌握实验设计逻辑和原理。
【难度系数】
0.3
要解决这道题，需结合探究动能影响因素实验的核心方法（转换法、控制变量法），逐一分析每个问题：
1. 动能大小无法直接观察，通过木块被撞击后移动的距离（转换法）反映钢球的动能大小；
2. 汽车超速是指质量相同、速度大，对应控制质量相同、改变速度的实验组；超载是指速度相同、质量大，对应控制速度相同、改变质量的实验组；
3. 木块移动时克服摩擦力做功，根据W=fs，摩擦力不变时，移动距离越小，做功越少；
4. 若水平面光滑，木块不受摩擦力，撞击后会匀速直线运动，无法通过移动距离判断动能大小，无法达到实验目的。
【解析】
(1) 实验中，钢球的动能越大，对木块做功越多，木块被撞击后移动的距离越远，因此木块被撞距离反映钢球的动能大小；
(2) 汽车超速是质量一定时，速度越大动能越大，需控制钢球质量相同、改变滚下高度（即到达水平面的速度），对应甲、乙两图；汽车超载是速度一定时，质量越大动能越大，需控制钢球滚下高度相同（到达水平面的速度相同）、改变质量，对应乙、丙两图；
(3) 甲、乙实验中，木块对水平面的压力和接触面粗糙程度不变，摩擦力f相同，根据W=fs，甲中木块移动距离s甲＜s乙，因此W甲＜W乙；
(4) 若水平面绝对光滑，木块被撞击后不受摩擦力，将做匀速直线运动，无法通过移动距离判断钢球动能大小，不能达到探究目的。
【答案】
(1)钢球 (2)甲、乙；乙、丙 (3)小于 (4)不能
【知识点】
探究动能的影响因素、功的计算
【点评】
本题为力学经典实验题，考查转换法、控制变量法的应用，以及功的分析和实验条件的理解，是初中物理力学实验的重点考查内容，需掌握实验设计逻辑和原理。
【难度系数】
0.3
24. (6分)某小组利用若干个质量为50 g的钩码和弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,接下来应向
(2)如图乙所示,在杠杆左侧10 cm刻度线处挂上4个钩码,在杠杆右侧挂上5个钩码,移动右侧钩码到
(3)保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变。取下右侧钩码,改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置静止,则弹簧测力计的示数和拉力的作用点可能是
①1 N,右侧10 cm刻度线处 ②2 N,左侧15 cm刻度线处 ③3 N,右侧5 cm刻度线处
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,接下来应向
左
（选填“左”或“右”）调节平衡螺母,使杠杆保持水平
并静止,达到平衡状态。(2)如图乙所示,在杠杆左侧10 cm刻度线处挂上4个钩码,在杠杆右侧挂上5个钩码,移动右侧钩码到
8
cm刻度线处可使杠杆重新在水平位置静止。请在图乙中画出钩码对杠杆作用力F的力臂l。(3)保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变。取下右侧钩码,改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置静止,则弹簧测力计的示数和拉力的作用点可能是
②
（填序号）。①1 N,右侧10 cm刻度线处 ②2 N,左侧15 cm刻度线处 ③3 N,右侧5 cm刻度线处
答案
24. (1)左 水平 (2)8
(3)②【点拨】本题考查探究杠杆平衡条件的实验,涉及杠杆平衡调节、平衡条件应用、力臂作图以及根据条件判断拉力作用点的可能性。
【解析】(1)杠杆调平方法:哪边高向哪边调,由图甲可知,应向左调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡;
(2)设一个钩码的重力为$G$,根据$F_1l_1=F_2l_2$,得$4G×10\ \mathrm{cm}=5G× l_2$,得$l_2=8\ \mathrm{cm}$,即移动右侧钩码到8 cm刻度线处可使杠杆重新在水平位置静止;力臂是支点到力的作用线的距离,过支点$O$作$F$的作用线的垂线,即为力臂,如图所示:
(3)保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变,取下右侧钩码,改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置静止,①一个钩码的重力$G=mg=0.05\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=0.5\ \mathrm{N}$,若弹簧测力计的示数为1 N,根据$F_1l_1=F_2l_2$得,$4×0.5\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{cm}=1\ \mathrm{N}× l_2$,则拉力的力臂$l_2=20\ \mathrm{cm}＞10\ \mathrm{cm}$,所以拉力的作用点不可能在右侧10 cm刻度线处,故①不符合题意;②若弹簧测力计的示数为2 N,根据$F_1l_1=F_2l_2$得,$4×0.5\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{cm}=2\ \mathrm{N}× l_2$,则拉力的力臂$l_2=10\ \mathrm{cm}＜15\ \mathrm{cm}$,所以拉力的作用点可能在左侧15 cm刻度线处,拉力的方向斜向上,故②符合题意;③若弹簧测力计的示数为3 N,根据$F_1l_1=F_2l_2$得,$4×0.5\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{cm}=3\ \mathrm{N}× l_2$,则拉力的力臂$l_2=\frac{20}{3}\ \mathrm{cm}＞5\ \mathrm{cm}$,所以拉力的作用点不可能在右侧5 cm刻度线处,故③不符合题意。
解析
【分析】
本题是探究杠杆平衡条件的实验题，解题思路如下：
1. 杠杆调平：挂钩码前杠杆未水平平衡，需根据杠杆倾斜方向调节平衡螺母，遵循“哪边高向哪边调”的规则，使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂。
2. 杠杆平衡条件应用：利用公式$F_1L_1=F_2L_2$，代入已知的力（钩码重力与数量的关系）和力臂，计算未知的力臂或拉力大小。
3. 力臂作图：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，过支点作力的作用线的垂线即可得到力臂。
4. 选项判断：对每个选项，先计算左侧总力与力臂的乘积，再结合平衡条件计算右侧拉力对应的力臂，结合杠杆刻度判断是否合理，注意拉力方向若不垂直杠杆，实际力臂会小于作用点到支点的距离。
【解析】
(1) 由图甲可知，杠杆左端高、右端低，根据杠杆调平规则，应向左调节平衡螺母，使杠杆保持水平并静止，达到平衡状态（水平平衡时力臂与杠杆重合，便于测量）。
(2) 设每个钩码的重力为$G$，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，左侧力与力臂的乘积为$4G×10\ \mathrm{cm}$，右侧为$5G×L_2$，代入得：$4G×10\ \mathrm{cm}=5G×L_2$，约去$G$，解得$L_2=8\ \mathrm{cm}$，即右侧钩码应移动到$8\ \mathrm{cm}$刻度线处；力臂的画法：过支点$O$作右侧钩码对杠杆拉力$F$的作用线的垂线，垂线段即为力臂$l$。
(3) 先计算左侧总力：每个钩码重力$G=mg=0.05\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=0.5\ \mathrm{N}$，左侧总力$F_左=4×0.5\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$，力臂$L_左=10\ \mathrm{cm}$，根据平衡条件得$F_左L_左=2\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{N·cm}$。
对选项①：若$F_右=1\ \mathrm{N}$，则$L_右=\frac{20\ \mathrm{N·cm}}{1\ \mathrm{N}}=20\ \mathrm{cm}$，右侧10cm刻度线处最大力臂为10cm，20cm＞10cm，不符合；
对选项②：若$F_右=2\ \mathrm{N}$，则$L_右=\frac{20\ \mathrm{N·cm}}{2\ \mathrm{N}}=10\ \mathrm{cm}$，左侧15cm刻度线处，拉力方向斜向上时力臂可小于15cm，符合；
对选项③：若$F_右=3\ \mathrm{N}$，则$L_右=\frac{20\ \mathrm{N·cm}}{3\ \mathrm{N}}≈6.67\ \mathrm{cm}$，右侧5cm刻度线处最大力臂为5cm，6.67cm＞5cm，不符合。故正确选项为②。
【答案】
(1)左；水平 (2)8；（力臂图略，过$O$作$F$作用线的垂线） (3)②
【知识点】
探究杠杆平衡条件、杠杆平衡条件、力臂的概念
【点评】
本题为探究杠杆平衡条件的基础实验题，考查杠杆调平、平衡条件应用、力臂作图及选项判断，是力学实验核心考点，注重实验操作与公式应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题是探究杠杆平衡条件的实验题，解题思路如下：
1. 杠杆调平：挂钩码前杠杆未水平平衡，需根据杠杆倾斜方向调节平衡螺母，遵循“哪边高向哪边调”的规则，使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂。
2. 杠杆平衡条件应用：利用公式$F_1L_1=F_2L_2$，代入已知的力（钩码重力与数量的关系）和力臂，计算未知的力臂或拉力大小。
3. 力臂作图：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，过支点作力的作用线的垂线即可得到力臂。
4. 选项判断：对每个选项，先计算左侧总力与力臂的乘积，再结合平衡条件计算右侧拉力对应的力臂，结合杠杆刻度判断是否合理，注意拉力方向若不垂直杠杆，实际力臂会小于作用点到支点的距离。
【解析】
(1) 由图甲可知，杠杆左端高、右端低，根据杠杆调平规则，应向左调节平衡螺母，使杠杆保持水平并静止，达到平衡状态（水平平衡时力臂与杠杆重合，便于测量）。
(2) 设每个钩码的重力为$G$，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，左侧力与力臂的乘积为$4G×10\ \mathrm{cm}$，右侧为$5G×L_2$，代入得：$4G×10\ \mathrm{cm}=5G×L_2$，约去$G$，解得$L_2=8\ \mathrm{cm}$，即右侧钩码应移动到$8\ \mathrm{cm}$刻度线处；力臂的画法：过支点$O$作右侧钩码对杠杆拉力$F$的作用线的垂线，垂线段即为力臂$l$。
(3) 先计算左侧总力：每个钩码重力$G=mg=0.05\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=0.5\ \mathrm{N}$，左侧总力$F_左=4×0.5\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$，力臂$L_左=10\ \mathrm{cm}$，根据平衡条件得$F_左L_左=2\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{N·cm}$。
对选项①：若$F_右=1\ \mathrm{N}$，则$L_右=\frac{20\ \mathrm{N·cm}}{1\ \mathrm{N}}=20\ \mathrm{cm}$，右侧10cm刻度线处最大力臂为10cm，20cm＞10cm，不符合；
对选项②：若$F_右=2\ \mathrm{N}$，则$L_右=\frac{20\ \mathrm{N·cm}}{2\ \mathrm{N}}=10\ \mathrm{cm}$，左侧15cm刻度线处，拉力方向斜向上时力臂可小于15cm，符合；
对选项③：若$F_右=3\ \mathrm{N}$，则$L_右=\frac{20\ \mathrm{N·cm}}{3\ \mathrm{N}}≈6.67\ \mathrm{cm}$，右侧5cm刻度线处最大力臂为5cm，6.67cm＞5cm，不符合。故正确选项为②。
【答案】
(1)左；水平 (2)8；（力臂图略，过$O$作$F$作用线的垂线） (3)②
【知识点】
探究杠杆平衡条件、杠杆平衡条件、力臂的概念
【点评】
本题为探究杠杆平衡条件的基础实验题，考查杠杆调平、平衡条件应用、力臂作图及选项判断，是力学实验核心考点，注重实验操作与公式应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
