1. 新情境 科技成就 [2025 泸州]随着科技发展，机器人开始走进人们的生活。如图所示，机器人托着茶杯处于静止状态。请你画出茶杯对机器人手的压力$F_{\mathrm{压}}$及其力臂$l$(以机器人手肘$O$为支点)。

【分析】要完成作图，需明确两个核心要素：一是压力的三要素，茶杯对机器人手的压力作用点在两者的接触面上，方向垂直于手的水平表面（竖直向下）；二是力臂的定义，力臂是支点到力的作用线的垂直距离，本题支点为O，需据此画出对应力臂。
【解析】步骤1：画压力$F_{\mathrm{压}}$：在茶杯与机器人手的接触位置确定作用点，沿垂直于手表面（竖直向下）的方向画带箭头的线段，标注$F_{\mathrm{压}}$；步骤2：画力臂$l$：以O为支点，过O点作$F_{\mathrm{压}}$作用线的垂线，该垂线段即为力臂，标注$l$。
【答案】在机器人手与茶杯的接触处，画竖直向下的带箭头线段标注$F_{\mathrm{压}}$；从支点O向$F_{\mathrm{压}}$的作用线作垂线段，标注该垂线段为$l$。
【知识点】力的示意图、力臂的画法
【点评】本题结合科技情境考查压力和力臂的作图，属于基础作图题，关键是掌握压力方向垂直于接触面、力臂是支点到力作用线的垂直距离，难度较低。
【难度系数】0.5

2. 请在图中根据静止的杠杆的动力臂$l_{1}$，画出动力$F_{1}$的示意图。

【分析】要画出动力$F_1$，需依据动力臂的定义：动力臂是支点到动力作用线的垂直距离。已知支点为$O$，动力臂$l_1$，因此$F_1$的作用线必须与$l_1$垂直；再结合杠杆平衡的转动方向：阻力$F_2$使杠杆绕$O$顺时针转动，动力需使杠杆逆时针转动，故$F_1$方向向上，作用在杠杆的右端。
【解析】1. 确定支点$O$；2. 过动力臂$l_1$的末端（杠杆右端点），作$l_1$的垂线，该垂线即为$F_1$的作用线；3. 根据杠杆转动方向，阻力$F_2$使杠杆顺时针转动，因此动力$F_1$应使杠杆逆时针转动，故在作用线上标注向上的箭头，标出力的符号$F_1$，完成作图。
【答案】在杠杆右端，作垂直于$l_1$向上的力$F_1$（按上述方法画出即可）
【知识点】杠杆、动力臂与动力作图
【点评】本题考查杠杆中动力与动力臂的作图，核心是理解动力臂的定义，属于基础作图题，需掌握力的方向与杠杆转动的关系。
【难度系数】0.6

3. [2025 凉山]如图甲所示，人们用盘子夹可以既方便又安全地取出蒸食物的盘子。盘子夹的一侧可简化为图乙所示的杠杆，$O$ 为支点。请在图乙中画出作用在 $A$ 点的最小动力 $F_1$ 及其力臂 $l_1$。

【分析】要画出作用在A点的最小动力F₁，需依据杠杆平衡原理：当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O，动力作用在A点，此时最长的动力臂是支点O到动力作用点A的连线OA，因此动力F₁应垂直于OA，对应的力臂l₁即为OA，此时动力最小。
【解析】1. 确定支点：图乙中O为杠杆的支点；2. 确定最大动力臂：连接支点O与动力作用点A，得到线段OA，这是作用在A点的最长动力臂；3. 绘制最小动力：过A点作垂直于OA的线段，箭头方向需使杠杆平衡（与阻力F₂使杠杆转动的方向相反），该线段即为最小动力F₁，OA即为F₁对应的力臂l₁。
【答案】（画图：连接OA，过A点作垂直于OA的带箭头线段标注为F₁，OA标注为l₁）
【知识点】杠杆平衡条件、力臂画法、最小动力
【点评】本题考查杠杆最小动力的作图，核心是利用“阻力和阻力臂一定时，动力臂越长动力越小”的规律，属于基础作图题，需掌握力臂的确定方法。
【难度系数】0.5

4. ★[2025 龙东地区]如图所示,将重为$G$的均匀木棒竖直悬挂于$O$点,在其下端施加一个始终垂直于木棒的动力$F$,让木棒缓慢地转动到图中虚线所示的位置,则阻力臂将,动力$F$将。(变大/不变/变小)

变大
变大

【分析】
要解决该问题，需结合杠杆平衡条件分析各力臂的变化：首先确定支点为O点，阻力是均匀木棒的重力G；阻力臂是支点O到重力作用线的垂直距离，动力F始终垂直于木棒，因此动力臂等于木棒长度，保持不变。当木棒从竖直位置转到虚线位置时，重力作用线与O点的垂直距离（阻力臂）逐渐增大，再根据杠杆平衡条件判断动力F的变化。
【解析】
1. 明确杠杆要素：支点为O，阻力为木棒重力$F_阻=G$；阻力臂$L_阻$是支点O到重力作用线的垂直距离，动力臂$L_动$是支点O到动力F作用线的垂直距离，因F始终垂直于木棒，故$L_动$等于木棒长度，保持不变。
2. 分析阻力臂变化：木棒竖直时，重力作用线过O点，阻力臂为0；当木棒转到虚线位置时，重力作用线与O点的垂直距离（阻力臂）逐渐变大。
3. 根据杠杆平衡条件$F_动L_动=F_阻L_阻$，代入得$F × L_动 = G × L_阻$。由于G不变，$L_动$不变，$L_阻$变大，因此$F=\frac{G L_阻}{L_动}$，可知动力F变大。
【答案】
变大；变大
【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动态应用，核心是正确分析阻力臂和动力臂的变化，属于初中物理基础题型，需掌握力臂定义与杠杆平衡条件的应用。
【难度系数】
0.6

5. [2024 苏州]健身步道上的坐式划船训练器如图所示。人坐在座板上，用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧，此过程中，拉力大小变化情况是。若要增加训练强度，应将配重盘向$(a/b)$端移动。

逐渐变小
​ a​

【分析】
本题结合健身器材考查杠杆平衡条件的应用，解题思路：先确定训练器的杠杆支点为中间的转轴，再根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，分析拉力变化和配重移动方向。①分析拉力变化：阻力为配重盘的重力，大小不变；拉力始终与把手垂直，动力臂大小不变；向后拉把手时，配重重力的力臂（阻力臂）逐渐变小，根据杠杆平衡条件，动力会逐渐变小，故拉力逐渐变小。②分析配重移动方向：要增加训练强度需增大拉力，根据杠杆平衡条件，阻力和动力臂不变时，增大阻力臂可增大拉力；支点在转轴处，配重盘向a端移动时阻力臂变大，因此应向a端移动。
【解析】
1. 拉力大小变化：该训练器可视为杠杆，支点为中间的转轴。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，阻力$F_2$为配重盘的重力，大小恒定；拉力始终与把手垂直，因此动力臂$L_1$大小不变。当向后拉把手时，配重盘重力的力臂（阻力臂$L_2$）逐渐减小，因此动力$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$逐渐变小，即拉力大小逐渐变小。
2. 配重移动方向：要增加训练强度，需增大拉力$F_1$。由$F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}$可知，$F_2$（配重重力）和$L_1$（动力臂）不变时，增大阻力臂$L_2$可增大$F_1$。支点在转轴处，配重盘向a端移动时，阻力臂变大，因此应将配重盘向a端移动。
【答案】
逐渐变小；a
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题结合生活实际考查杠杆平衡条件的应用，关键是明确杠杆的支点、动力臂和阻力臂的变化，注重知识的实际运用，难度适中。
【难度系数】
0.5

6. 如图所示为《天工开物》记载的我国古代人民参加劳动的生活场景。图甲为“勤议耨锄”的情景，人们使用的工具属于杠杆；图乙为稻谷加工的部分过程，去壳的“土砻”是一个杠杆。（省力/费力）

费力
省力

【分析】要判断杠杆类型，需依据动力臂与阻力臂的大小关系：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。分析甲图的耨锄：使用时，支点在工具的一端，手施加动力的位置到支点的距离（动力臂）小于锄头工作端到支点的距离（阻力臂），因此属于费力杠杆；分析乙图的土砻：其杠杆结构中，动力臂大于阻力臂，因此属于省力杠杆。
【解析】根据杠杆分类规则：动力臂＞阻力臂为省力杠杆，动力臂＜阻力臂为费力杠杆。图甲中的耨锄，使用时动力臂小于阻力臂，故为费力杠杆；图乙中的土砻，动力臂大于阻力臂，故为省力杠杆。
【答案】费力；省力
【知识点】杠杆的分类
【点评】本题结合古代劳动场景考查杠杆类型的判断，将物理知识与实际应用结合，属于基础应用类题目，需掌握动力臂和阻力臂的比较方法即可解答。
【难度系数】0.6

7. [2025 甘肃]小宏给爷爷剪指甲时发现,指甲剪磨甲片表面有粗糙的条纹,这是为了增大力;指甲剪的结构简图如图所示,其中$OBD$为(省力/费力)杠杆。

摩擦
费力

【分析】
首先分析第一个空：指甲剪磨甲片表面的粗糙条纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，因此该空需填与摩擦相关的力。接着分析第二个空：判断杠杆类型时，先确定支点为O，动力作用在B点，阻力作用在D点，比较动力臂和阻力臂的大小，动力臂是支点O到动力作用线的距离，阻力臂是支点O到阻力作用线的距离，由图可知动力臂小于阻力臂，据此判断杠杆类型。
【解析】
1. 磨甲片表面的粗糙条纹，是在压力一定的情况下，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故第一空填“摩擦”。
2. 对于杠杆OBD，支点为O，动力作用在B点，阻力作用在D点。动力臂是支点O到动力作用线的距离，阻力臂是支点O到阻力作用线的距离，由图可知动力臂小于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，故第二空填“费力”。
【答案】
摩擦；费力
【知识点】
增大摩擦的方法；杠杆的分类
【点评】
本题结合生活中常见的指甲剪，考查增大摩擦力的方法和杠杆类型的判断，将物理知识与生活实际结合，难度适中，需要学生掌握相关基础知识点并能灵活应用。
【难度系数】
0.6