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1. 物理学与日常生活 如图
所示是某同学自制的轻质拔草器。将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株，手施力最大的是（
A.A
B.B
C.C
D.D
所示是某同学自制的轻质拔草器。将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株，手施力最大的是（A
）A.A
B.B
C.C
D.D
答案
1. A
解析
【分析】
拔草器属于杠杆，首先确定其支点为底部的拐角处。要拔起植株，需利用杠杆平衡条件分析动力大小：当阻力和阻力臂固定时，动力臂越小，所需动力越大。需对比各力的动力臂（支点到力作用线的垂直距离），结合力矩方向判断能实现拔起效果的力，再确定施力最大的选项。
【解析】
根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $，拔同一植株时，阻力 $ F_2 $ 和阻力臂 $ L_2 $ 不变，因此动力臂 $ L_1 $ 越小，动力 $ F_1 $ 越大。
分析各力：A方向的力，其动力臂是支点到A力作用线的垂直距离，对比B、C、D方向的力，A对应的动力臂最小，且只有A方向的力能产生使植株被拔起的逆时针力矩，因此手施力最大的是A方向。
【答案】
A
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的实际应用，核心是确定支点和动力臂，理解动力臂对动力大小的影响，属于基础力学应用题。
【难度系数】
0.4
拔草器属于杠杆，首先确定其支点为底部的拐角处。要拔起植株，需利用杠杆平衡条件分析动力大小：当阻力和阻力臂固定时，动力臂越小，所需动力越大。需对比各力的动力臂（支点到力作用线的垂直距离），结合力矩方向判断能实现拔起效果的力，再确定施力最大的选项。
【解析】
根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $，拔同一植株时，阻力 $ F_2 $ 和阻力臂 $ L_2 $ 不变，因此动力臂 $ L_1 $ 越小，动力 $ F_1 $ 越大。
分析各力：A方向的力，其动力臂是支点到A力作用线的垂直距离，对比B、C、D方向的力，A对应的动力臂最小，且只有A方向的力能产生使植株被拔起的逆时针力矩，因此手施力最大的是A方向。
【答案】
A
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的实际应用，核心是确定支点和动力臂，理解动力臂对动力大小的影响，属于基础力学应用题。
【难度系数】
0.4
2.如图所示的装置中，互成直角的均匀轻质杠杆ABC的A端固定在铰链上，杠杆ABC可绕A点自由转动，请作出使杠杆在图示位置平衡的最小的力F的示意图。
答案
2. 如图所示
解析
【分析】要画出使杠杆平衡的最小力，需依据杠杆平衡条件：在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。首先确定支点为A点，力的作用点选在杠杆的端点C，此时最长的动力臂是支点A到作用点C的连线AC，因此动力的方向应垂直于AC向上，这样画出的力F即为最小的力。
【解析】1. 确定支点：杠杆绕A点转动，故支点为A；2. 确定最大动力臂：力的作用点选在C点，连接AC，AC是支点到力的作用点的距离，为该情况下最长的动力臂；3. 确定力的方向：为使杠杆平衡，力F的方向需垂直于AC向上，据此画出力F的示意图。
【答案】
【知识点】杠杆平衡条件、最小力作图
【点评】本题考查杠杆最小力的画法，核心是利用“最长力臂对应最小力”的规律，需准确找到支点到力的作用点的连线作为最长力臂，再确定力的方向，属于基础作图题。
【难度系数】0.5
【解析】1. 确定支点：杠杆绕A点转动，故支点为A；2. 确定最大动力臂：力的作用点选在C点，连接AC，AC是支点到力的作用点的距离，为该情况下最长的动力臂；3. 确定力的方向：为使杠杆平衡，力F的方向需垂直于AC向上，据此画出力F的示意图。
【答案】
【知识点】杠杆平衡条件、最小力作图
【点评】本题考查杠杆最小力的画法，核心是利用“最长力臂对应最小力”的规律，需准确找到支点到力的作用点的连线作为最长力臂，再确定力的方向，属于基础作图题。
【难度系数】0.5
3. 如图所示，质地均匀的圆柱体，在拉力F的作用下，由实线位置匀速转到虚线所示位置，整个过程中，拉力F始终作用于A点且与OA保持垂直（OA为圆柱体横截面的直径），圆柱体在转动过程中不打滑。则下列分析正确的是（
A.拉力F逐渐变小
B.拉力F逐渐变大
C.由于拉力F的力臂始终保持最长，拉力F始终保持最小值不变
D.条件不足，无法判断
A
）A.拉力F逐渐变小
B.拉力F逐渐变大
C.由于拉力F的力臂始终保持最长，拉力F始终保持最小值不变
D.条件不足，无法判断
答案
3. A
解析
【分析】
要解决这道题，需将转动的圆柱体视为杠杆，确定支点为O点。根据题意，拉力F始终与OA垂直，OA为圆柱体直径，因此拉力F的力臂大小等于OA，转动过程中OA长度不变，故动力臂不变；阻力为圆柱体的重力，阻力臂是支点O到重力作用线的垂直距离，随着圆柱体转动，重力的力臂逐渐减小。结合杠杆平衡条件即可判断拉力F的变化情况。
【解析】
将圆柱体视为杠杆，支点为O点：
1. 分析动力臂：拉力F始终与OA垂直，OA是圆柱体的直径，因此拉力F的力臂 $ L_F = OA $，转动过程中OA长度不变，故动力臂 $ L_F $ 保持不变。
2. 分析阻力与阻力臂：阻力为圆柱体的重力G，大小不变；阻力臂是支点O到重力作用线（竖直方向）的垂直距离，当圆柱体从实线位置转到虚线位置时，重力的力臂逐渐减小。
3. 根据杠杆平衡条件 $ F · L_F = G · L_G $，变形得 $ F = \frac{G · L_G}{L_F} $。由于G不变、$ L_F $ 不变，$ L_G $ 逐渐减小，因此拉力F逐渐变小。
【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，关键在于正确分析动力臂和阻力臂的变化，易错点是误判动力臂的变化，需明确拉力与OA垂直时动力臂始终等于直径，结合阻力臂的减小即可得出拉力的变化规律。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需将转动的圆柱体视为杠杆，确定支点为O点。根据题意，拉力F始终与OA垂直，OA为圆柱体直径，因此拉力F的力臂大小等于OA，转动过程中OA长度不变，故动力臂不变；阻力为圆柱体的重力，阻力臂是支点O到重力作用线的垂直距离，随着圆柱体转动，重力的力臂逐渐减小。结合杠杆平衡条件即可判断拉力F的变化情况。
【解析】
将圆柱体视为杠杆，支点为O点：
1. 分析动力臂：拉力F始终与OA垂直，OA是圆柱体的直径，因此拉力F的力臂 $ L_F = OA $，转动过程中OA长度不变，故动力臂 $ L_F $ 保持不变。
2. 分析阻力与阻力臂：阻力为圆柱体的重力G，大小不变；阻力臂是支点O到重力作用线（竖直方向）的垂直距离，当圆柱体从实线位置转到虚线位置时，重力的力臂逐渐减小。
3. 根据杠杆平衡条件 $ F · L_F = G · L_G $，变形得 $ F = \frac{G · L_G}{L_F} $。由于G不变、$ L_F $ 不变，$ L_G $ 逐渐减小，因此拉力F逐渐变小。
【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，关键在于正确分析动力臂和阻力臂的变化，易错点是误判动力臂的变化，需明确拉力与OA垂直时动力臂始终等于直径，结合阻力臂的减小即可得出拉力的变化规律。
【难度系数】
0.5
4. 如图所示，有一直杆OA可绕O点转动，直杆下端挂一重物G。若用一个始终跟直杆垂直的力F将直杆由竖直位置缓慢地转动到水平位置，在转动过程中这个直杆的类型和动力F力臂的变化是（
A.F的力臂逐渐变大
B.F的力臂逐渐变小
C.直杆先是费力杠杆，后是省力杠杆
D.直杆先是省力杠杆，后是费力杠杆
D
）A.F的力臂逐渐变大
B.F的力臂逐渐变小
C.直杆先是费力杠杆，后是省力杠杆
D.直杆先是省力杠杆，后是费力杠杆
答案
4. D
解析
【分析】
要解决本题，需明确杠杆的支点、力臂的定义，以及省力/费力杠杆的判断依据。首先确定支点为O点，动力是F，阻力是重物的重力G；力臂是支点到力的作用线的垂直距离。由于F始终与直杆垂直，因此F的力臂大小等于支点O到F作用点的距离，转动过程中该距离不变，故A、B选项错误。接下来分析阻力臂的变化：当直杆从竖直位置转到水平位置时，阻力G的力臂（支点O到G作用线的垂直距离）从0逐渐增大到OA的长度。再对比动力臂和阻力臂的大小关系，判断杠杆类型：阻力臂小于动力臂时为省力杠杆，阻力臂大于动力臂时为费力杠杆。
【解析】
1. 确定杠杆要素：支点为O，动力F始终垂直于直杆，阻力为重物的重力G。
2. 分析F的力臂：因F与直杆垂直，F的力臂是O到F作用线的垂直距离，等于O到F作用点的长度，转动过程中该长度不变，故A、B错误。
3. 分析阻力臂变化：直杆竖直时，G的作用线过O点，阻力臂为0；直杆水平时，阻力臂等于OA的长度，转动过程中阻力臂从0逐渐增大。
4. 判断杠杆类型：设动力臂为$L_F$，阻力臂为$L_G$。初始时$L_G=0 ＜ L_F$，为省力杠杆；随着转动，$L_G$增大，当$L_G ＞ L_F$后，变为费力杠杆。因此直杆先是省力杠杆，后是费力杠杆，C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
杠杆力臂、杠杆分类
【点评】
本题考查杠杆的力臂变化和分类判断，关键是明确力臂的定义，区分动力臂和阻力臂的变化规律，易错点是误判F的力臂变化，需注意F始终垂直于杆时力臂不变。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需明确杠杆的支点、力臂的定义，以及省力/费力杠杆的判断依据。首先确定支点为O点，动力是F，阻力是重物的重力G；力臂是支点到力的作用线的垂直距离。由于F始终与直杆垂直，因此F的力臂大小等于支点O到F作用点的距离，转动过程中该距离不变，故A、B选项错误。接下来分析阻力臂的变化：当直杆从竖直位置转到水平位置时，阻力G的力臂（支点O到G作用线的垂直距离）从0逐渐增大到OA的长度。再对比动力臂和阻力臂的大小关系，判断杠杆类型：阻力臂小于动力臂时为省力杠杆，阻力臂大于动力臂时为费力杠杆。
【解析】
1. 确定杠杆要素：支点为O，动力F始终垂直于直杆，阻力为重物的重力G。
2. 分析F的力臂：因F与直杆垂直，F的力臂是O到F作用线的垂直距离，等于O到F作用点的长度，转动过程中该长度不变，故A、B错误。
3. 分析阻力臂变化：直杆竖直时，G的作用线过O点，阻力臂为0；直杆水平时，阻力臂等于OA的长度，转动过程中阻力臂从0逐渐增大。
4. 判断杠杆类型：设动力臂为$L_F$，阻力臂为$L_G$。初始时$L_G=0 ＜ L_F$，为省力杠杆；随着转动，$L_G$增大，当$L_G ＞ L_F$后，变为费力杠杆。因此直杆先是省力杠杆，后是费力杠杆，C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
杠杆力臂、杠杆分类
【点评】
本题考查杠杆的力臂变化和分类判断，关键是明确力臂的定义，区分动力臂和阻力臂的变化规律，易错点是误判F的力臂变化，需注意F始终垂直于杆时力臂不变。
【难度系数】
0.5
5. 如图所示，B端固定在转轴上的均匀木板AB，可在竖直面内转动，用水平力由A向B缓慢推动垫在木板下水平放置的长方形木块C，若推动过程中，各表面粗糙程度不变，则木块C受到的摩擦力将（
A.大小不变
B.逐渐减小
C.逐渐增大
D.先增大后减小
C
）A.大小不变
B.逐渐减小
C.逐渐增大
D.先增大后减小
答案
5. C
解析
【分析】
要解决该问题，需分两步推导：首先以木板AB为研究对象，利用杠杆平衡条件分析木板对木块C的压力变化；再根据滑动摩擦力的规律分析木块C受到的摩擦力变化。第一步，木板AB以B端为转轴构成杠杆，通过杠杆平衡条件可判断C对木板的支持力随C移动的变化；第二步，木块C受滑动摩擦力，滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度有关，结合压力变化即可得到摩擦力变化。
【解析】
设均匀木板AB的总长度为$ L $，重力为$ G $，作用在AB的中点。以B为支点，根据杠杆平衡条件：阻力×阻力臂 = 动力×动力臂。木板重力的力矩为$ G × \frac{L}{2} $，C对木板的支持力为$ N $，其力臂为接触点到B的水平距离$ d $，平衡时$ G × \frac{L}{2} = N × d $，解得$ N = \frac{GL}{2d} $。
当用水平力推动C向右移动时，接触点到B的距离$ d $逐渐减小，因此支持力$ N $逐渐增大。
木块C受到的是滑动摩擦力，滑动摩擦力公式为$ f = μ N $，题目中各表面粗糙程度不变（即$ μ $不变），$ N $增大，所以摩擦力$ f $逐渐增大。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、滑动摩擦力
【点评】
本题结合杠杆平衡与滑动摩擦力知识，需先通过杠杆分析压力变化，再推导摩擦力变化，考查力学知识的综合应用能力，是一道中等难度的力学题。
【难度系数】
0.5
要解决该问题，需分两步推导：首先以木板AB为研究对象，利用杠杆平衡条件分析木板对木块C的压力变化；再根据滑动摩擦力的规律分析木块C受到的摩擦力变化。第一步，木板AB以B端为转轴构成杠杆，通过杠杆平衡条件可判断C对木板的支持力随C移动的变化；第二步，木块C受滑动摩擦力，滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程度有关，结合压力变化即可得到摩擦力变化。
【解析】
设均匀木板AB的总长度为$ L $，重力为$ G $，作用在AB的中点。以B为支点，根据杠杆平衡条件：阻力×阻力臂 = 动力×动力臂。木板重力的力矩为$ G × \frac{L}{2} $，C对木板的支持力为$ N $，其力臂为接触点到B的水平距离$ d $，平衡时$ G × \frac{L}{2} = N × d $，解得$ N = \frac{GL}{2d} $。
当用水平力推动C向右移动时，接触点到B的距离$ d $逐渐减小，因此支持力$ N $逐渐增大。
木块C受到的是滑动摩擦力，滑动摩擦力公式为$ f = μ N $，题目中各表面粗糙程度不变（即$ μ $不变），$ N $增大，所以摩擦力$ f $逐渐增大。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、滑动摩擦力
【点评】
本题结合杠杆平衡与滑动摩擦力知识，需先通过杠杆分析压力变化，再推导摩擦力变化，考查力学知识的综合应用能力，是一道中等难度的力学题。
【难度系数】
0.5
6. 如图所示的杠杆在水平位置平衡，下列操作中正确且能使杠杆再次平衡的是（
A.保持钩码位置不变，左右两边分别加挂一个钩码
B.保持钩码位置不变，左边减少一个钩码，把平衡螺母向右调
C.左边加一个钩码位置不变，右边钩码个数不变且向右移动一格
D.只把B位置钩码换成弹簧测力计斜向下拉，水平平衡时其示数等于两个钩码重力
C
）A.保持钩码位置不变，左右两边分别加挂一个钩码
B.保持钩码位置不变，左边减少一个钩码，把平衡螺母向右调
C.左边加一个钩码位置不变，右边钩码个数不变且向右移动一格
D.只把B位置钩码换成弹簧测力计斜向下拉，水平平衡时其示数等于两个钩码重力
答案
6. C
解析
【分析】
首先明确杠杆平衡条件为动力×动力臂=阻力×阻力臂（$F_1L_1=F_2L_2$）。先确定原杠杆的平衡状态：设每个钩码重力为$G$，每格长度为$L$，由图可知支点$O$左侧$A$点距$O$为2格，挂3个钩码；右侧$B$点距$O$为3格，挂2个钩码，此时$3G×2L=2G×3L$，杠杆平衡。接下来逐一分析选项，判断操作后是否满足杠杆平衡条件，同时注意实验过程中不能调节平衡螺母，斜拉时力臂会变化。
【解析】
设每个钩码重力为$G$，每格长度为$L$，原杠杆平衡：$F_左=3G$，$L_左=2L$；$F_右=2G$，$L_右=3L$，满足$F_左L_左=F_右L_右=6GL$。
选项A：左右各加1个钩码，左侧力矩为$4G×2L=8GL$，右侧力矩为$3G×3L=9GL$，$8GL≠9GL$，杠杆不平衡，A错误。
选项B：实验过程中不能调节平衡螺母（平衡螺母仅在实验前调平衡），且左侧减少1个钩码后，力矩为$2G×2L=4GL≠6GL$，无法平衡，B错误。
选项C：左侧加1个钩码，力矩为$4G×2L=8GL$；右侧钩码不变，向右移1格，力臂变为$4L$，力矩为$2G×4L=8GL$，满足平衡条件，杠杆平衡，C正确。
选项D：弹簧测力计斜向下拉时，力臂小于3L，根据$F×L'=6GL$，得$F＞2G$，示数大于两个钩码重力，D错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、杠杆应用
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，关键是明确力与力臂的对应关系，注意实验操作的规范（不能实验中调平衡螺母），斜拉时力臂会变小，需结合平衡条件分析各选项。
【难度系数】
0.5
首先明确杠杆平衡条件为动力×动力臂=阻力×阻力臂（$F_1L_1=F_2L_2$）。先确定原杠杆的平衡状态：设每个钩码重力为$G$，每格长度为$L$，由图可知支点$O$左侧$A$点距$O$为2格，挂3个钩码；右侧$B$点距$O$为3格，挂2个钩码，此时$3G×2L=2G×3L$，杠杆平衡。接下来逐一分析选项，判断操作后是否满足杠杆平衡条件，同时注意实验过程中不能调节平衡螺母，斜拉时力臂会变化。
【解析】
设每个钩码重力为$G$，每格长度为$L$，原杠杆平衡：$F_左=3G$，$L_左=2L$；$F_右=2G$，$L_右=3L$，满足$F_左L_左=F_右L_右=6GL$。
选项A：左右各加1个钩码，左侧力矩为$4G×2L=8GL$，右侧力矩为$3G×3L=9GL$，$8GL≠9GL$，杠杆不平衡，A错误。
选项B：实验过程中不能调节平衡螺母（平衡螺母仅在实验前调平衡），且左侧减少1个钩码后，力矩为$2G×2L=4GL≠6GL$，无法平衡，B错误。
选项C：左侧加1个钩码，力矩为$4G×2L=8GL$；右侧钩码不变，向右移1格，力臂变为$4L$，力矩为$2G×4L=8GL$，满足平衡条件，杠杆平衡，C正确。
选项D：弹簧测力计斜向下拉时，力臂小于3L，根据$F×L'=6GL$，得$F＞2G$，示数大于两个钩码重力，D错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、杠杆应用
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，关键是明确力与力臂的对应关系，注意实验操作的规范（不能实验中调平衡螺母），斜拉时力臂会变小，需结合平衡条件分析各选项。
【难度系数】
0.5
