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【分析】
要完成动力F₁的力臂作图,首先明确力臂的定义:力臂是支点到力的作用线的垂直距离,按照步骤依次操作即可:第一步先找准题目给定的支点O,第二步沿F₁的方向用虚线适当延长,得到F₁的作用线,第三步从支点O向F₁的作用线作垂线段,最后标注垂直符号,在垂线段旁标记l₁,就得到对应的动力臂。
【解析】
1. 定位支点:确定图中标记的O点为杠杆的支点;
2. 画出力的作用线:用虚线将F₁的作用线沿箭头方向适当延长;
3. 作垂线段:从支点O向F₁的作用线作垂线,使垂足落在F₁的作用线上;
4. 规范标注:在垂线与作用线的交点处标注垂直符号,将支点O到垂足的这段垂线段标记为l₁,即为动力F₁的力臂。
【答案】

【知识点】
力臂作图,杠杆五要素
【点评】
本题是杠杆作图的基础题,核心考查对力臂概念的理解,常见易错点是直接将支点和力的作用点的连线当作力臂,忽略了“垂直于力的作用线”的要求,作图时要注意辅助线用虚线,必须标注垂直符号和对应的力臂标识,符合物理作图的规范要求。
【难度系数】
0.7
【分析】
要画出E处施加的最小力,首先依据杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,当阻力和阻力臂的大小一定时,动力臂越长,对应的动力就越小。首先确定支点:要将手推车前轮推上台阶,手推车会绕右侧前轮与台阶的接触点转动,该点就是杠杆的支点。由于动力的作用点固定在E点,那么从支点到E点的连线就是能取到的最长动力臂,之后过E点作垂直于该连线的力,方向满足使手推车绕支点向上转动抬起前轮,这个力就是最小的动力。
【解析】
1. 确定支点O:手推车前轮要抬上台阶,绕右侧车轮与台阶的接触点转动,该接触点即为支点O。
2. 作最长动力臂:连接支点O与动力作用点E,线段OE就是最大的动力臂,标注为l。
3. 作最小动力:过E点作垂直于OE的作用力F,方向斜向上,保证手推车具备绕O点逆时针转动、抬升前轮的效果,此时F即为E处施加的最小力。
【答案】

【知识点】
杠杆平衡条件;力臂作图;最小力判断
【点评】
本题是杠杆最小力的典型作图题,核心考点是“动力作用点固定时,支点到作用点的连线为最长动力臂”,解题的易错点是误将后轮与地面的接触点作为支点,需要结合“推前轮上台阶”的运动场景,正确判断出支点是前轮和台阶的接触点,再按规则完成作图即可。
【难度系数】
0.4
【分析】
我们按照杠杆五要素的作图逻辑逐步思考:第一步先确定杠杆的支点,吊桥绕O点转动,因此支点是O点;第二步找动力,动力是绳子对吊桥的拉力,作用点在吊桥左端与绳子的连接处,方向沿着绳子斜向上;第三步找阻力,吊桥质地均匀,阻力是吊桥自身的重力,作用点在吊桥的几何中心,方向竖直向下;最后画动力臂,动力臂是支点到动力作用线的垂直距离,从O点向动力的作用线作垂线,得到的垂线段就是动力臂l₁。
【解析】
1. 确定支点:吊桥的转动轴为O点,即杠杆的支点。
2. 绘制动力$F_1$:动力为绳子对吊桥的拉力,作用点取吊桥左端和绳子的连接点,沿绳子向上的方向画出带箭头的线段,标注为$F_1$。
3. 绘制阻力$F_2$:质地均匀的吊桥重心在自身中点位置,阻力为吊桥的重力,在吊桥中点处沿竖直向下方向画出带箭头的线段,标注为$F_2$。
4. 绘制动力臂$l_1$:从支点O向动力$F_1$的作用线作垂直的线段,该垂线段就是动力臂,标注为$l_1$。
【答案】

【知识点】
杠杆五要素,力臂作图,重力方向
【点评】
本题是杠杆的基础作图题,核心考察杠杆要素的识别,常见易错点:一是误将动力方向画为斜向下,二是错误将阻力方向画为垂直吊桥向下,三是画动力臂时未作垂线直接连接支点和动力作用点,要牢记力臂的定义是支点到力的作用线的垂直距离。
【难度系数】
0.7
【分析】
这是一道杠杆相关的作图题,我们可以按清晰的逻辑逐步推导:
1. 先确定支点:题目说明抬桌腿A时桌腿B始终不动,说明桌子整体是绕B点转动的,因此支点就是B点。
2. 要得到C点的最小动力,根据杠杆平衡条件$F_1l_1=F_2l_2$,在阻力、阻力臂大小固定时,动力臂越长,对应的动力就越小,因此最长的动力臂就是支点B到动力作用点C的连线,这是所有可能的动力臂中长度最大的。
3. 确定动力方向:要把桌腿A抬离地面,杠杆需要绕B点做逆时针转动,因此动力$F_1$要垂直于最长动力臂BC、斜向上,才能实现该转动效果。
4. 阻力是阻碍杠杆转动的力,本题中阻碍桌子抬起的力就是桌子自身的重力,作用在重心O点,方向竖直向下,直接按要求画出即可。
【解析】
作图步骤如下:
① 确定支点:根据题意桌腿B保持静止,杠杆的支点为B点。
② 绘制最长动力臂$l_1$:用实线(或虚线)连接支点B和动力作用点C,该线段就是最长动力臂,标注符号$l_1$。
③ 绘制最小动力$F_1$:过C点作垂直于BC的向上的有向线段,标注符号$F_1$,该力可使杠杆绕B点逆时针转动,满足抬起桌腿A的要求,此时动力为最小值。
④ 绘制阻力$F_2$:阻力为桌子的重力,作用点在重心O点,沿竖直向下方向画出带箭头的线段,标注符号$F_2$即可。
【答案】

【知识点】
杠杆平衡条件,力臂作图,重力方向
【点评】
本题是杠杆最小力作图的常规题型,核心考点是“支点到动力作用点的连线为最长动力臂”的规律,易错点是支点判断错误,不少同学会误将A点作为支点,或是动力方向画反,解题时先找准支点是完成这道题的关键。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先明确解题目标:要让施加的拉力为总重力的1/4,忽略绳重和摩擦,首先可以推导出承担总重的绳子段数n=4。接下来结合滑轮组“奇动偶定”的绕线规则,n为偶数时绳子固定端要系在定滑轮的挂钩上,再按照顺序依次绕过对应动滑轮、定滑轮,最终保证有4段绳子向上拉着承载横梁的两个动滑轮,最后将绳的末端连接到手摇手柄的轮上,即可满足要求。
【解析】
1. 推导绳子段数:忽略绳索重力和摩擦力,滑轮组拉力满足$F=\frac{G_{总}}{n}$,题目要求$F=\frac{G_{总}}{4}$,因此承担总重力的绳子段数$n=4$。
2. 确定绕线起点:根据滑轮组绕线的“奇动偶定”规律,n=4是偶数,将绳子的起始端固定在天花板左侧第一个定滑轮的下挂钩处。
3. 按顺序绕线:
① 绳子从固定端向下绕过横梁左侧的动滑轮;
② 向上折返,绕过天花板左数第二个定滑轮;
③ 再次向下,绕过横梁右侧的动滑轮;
④ 向上折返,绕过天花板左数第三个定滑轮;
⑤ 水平向右绕过天花板最右侧的定滑轮,最终向下绕入手摇手柄的轮上。
此时共有4段绳子承担整体总重,拉力恰好为总重力的1/4,符合题目要求。
【答案】

【知识点】
滑轮组绕线;滑轮组拉力计算
【点评】
本题结合生活中升降晾衣架的真实场景考察滑轮组的应用,需要先根据拉力要求确定承担物重的绳子段数,再结合现有滑轮的位置完成绕线,既考察了课本基础的滑轮组规律,也锻炼了学生将物理知识应用到实际装置的能力。
【难度系数】
0.5
【分析】
首先明确解题目标:要让施加的拉力为总重力的1/4,忽略绳重和摩擦,首先可以推导出承担总重的绳子段数n=4。接下来结合滑轮组“奇动偶定”的绕线规则,n为偶数时绳子固定端要系在定滑轮的挂钩上,再按照顺序依次绕过对应动滑轮、定滑轮,最终保证有4段绳子向上拉着承载横梁的两个动滑轮,最后将绳的末端连接到手摇手柄的轮上,即可满足要求。
【解析】
1. 推导绳子段数:忽略绳索重力和摩擦力,滑轮组拉力满足$F=\frac{G_{总}}{n}$,题目要求$F=\frac{G_{总}}{4}$,因此承担总重力的绳子段数$n=4$。
2. 确定绕线起点:根据滑轮组绕线的“奇动偶定”规律,n=4是偶数,将绳子的起始端固定在天花板左侧第一个定滑轮的下挂钩处。
3. 按顺序绕线:
① 绳子从固定端向下绕过横梁左侧的动滑轮;
② 向上折返,绕过天花板左数第二个定滑轮;
③ 再次向下,绕过横梁右侧的动滑轮;
④ 向上折返,绕过天花板左数第三个定滑轮;
⑤ 水平向右绕过天花板最右侧的定滑轮,最终向下绕入手摇手柄的轮上。
此时共有4段绳子承担整体总重,拉力恰好为总重力的1/4,符合题目要求。
【答案】

【知识点】
滑轮组绕线;滑轮组拉力计算
【点评】
本题结合生活中升降晾衣架的真实场景考察滑轮组的应用,需要先根据拉力要求确定承担物重的绳子段数,再结合现有滑轮的位置完成绕线,既考察了课本基础的滑轮组规律,也锻炼了学生将物理知识应用到实际装置的能力。
【难度系数】
0.5
【分析】
解题时首先要明确思路:要画出最省力的滑轮组绕法,核心是让承担小车拉力的绳子段数尽可能多。第一步先区分滑轮类型:和小车相连、会随小车同步运动的是动滑轮,固定在右侧墙面、位置固定不动的两个滑轮都是定滑轮。第二步判断最大绳子段数:该装置只有1个动滑轮,最多可实现3段绳子共同拉动动滑轮,此时最省力。第三步结合施力场景,人站在左侧A处可顺利拉动绳端,按照绕线规则依次完成绕绳,同时保证绕线不交叉。
【解析】
1. 确定滑轮属性:与小车连接的滑轮为动滑轮,右侧墙面上固定的两个滑轮为定滑轮。
2. 按照最省力要求,取最大承担拉力的绳子段数n=3,根据滑轮组“奇动偶定”的绕线原则,将绳子的起始端固定在动滑轮右侧的挂钩上。
3. 将绳子向右延伸,绕过右侧靠后的大定滑轮,之后向左折返绕过动滑轮,再向右延伸绕过右侧靠前的小定滑轮,最终绳子自由端朝向左侧的人,即可完成最省力的绕绳,该绕法下共有3段绳子拉动小车,拉力为小车受到阻力的1/3,是该装置下最省力的绕法。
【答案】

【知识点】
滑轮组绕线,滑轮组省力规律
【点评】
本题考查滑轮组最省力绕法的实际应用,需要结合施力者的位置确定最终绳端的方向,不少同学容易错误选择将固定端接在定滑轮侧,导致绳子段数仅为2,无法达到最省力的效果,解题时要牢记“动滑轮上的绳子段数越多越省力”的核心原则,同时注意绕线不能交叉,走线要贴合滑轮轮槽。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先先梳理电路图的结构:观察图甲可以判断,灯泡和电动机M是并联关系,开关S1在干路,控制整个电路的所有用电器,开关S2和电动机串联,只单独控制电动机所在的支路。我们可以用“先串后并”的思路来连接实物:第一步先把包含电源、干路开关S1、其中一条支路(灯泡)的完整回路先连接好,第二步再把S2和电动机串联组成的另一条支路,并联到灯泡的两个接线端上,这样就能避免连线混乱,同时注意实物连线时导线不能交叉,所有导线端点都要接在元件的接线柱上。
【解析】
1. 先明确电路逻辑:电流从电源正极流出,经过干路开关S1后分为两条独立路径,第一条路径直接经过灯泡回到电源负极,第二条路径依次经过开关S2、电动机M回到电源负极。
2. 实物连接步骤:
① 从电源正极出发,用导线连接到开关S1的其中一个接线柱;
② 从S1的另一个接线柱引出两根导线,一根接到灯泡的一个接线柱,另一根接到开关S2的一个接线柱;
③ 将灯泡剩下的一个接线柱用导线连接到电源的负极,完成第一条支路的连接;
④ 将开关S2剩下的接线柱连接到电动机M的一个接线柱,再把电动机M剩下的接线柱用导线连接到电源的负极,完成第二条支路的连接,全程保证导线无交叉。
【答案】

【知识点】
并联电路连接,实物电路连线
【点评】
本题是电学基础的实物连线题,核心考点是区分并联电路的干路、支路以及不同开关的控制作用,采用先串后并的连接方法可以大幅降低出错概率,需要注意连线时不能出现导线交叉、导线不接在接线柱上的常见错误,是后续复杂电学实验连线的基础训练题。
【难度系数】
0.7
【分析】
要完成实物图转电路图,首先第一步先梳理电流的完整走向:从电源正极出发,先逐个确认各元件的连接关系,先判断串并联属性:先看电流从正极流出后是否出现分支,确定干路和支路分别包含的元件,再确认电流表、电压表的测量对象,最后按照电路图绘制的规范,从电源开始依次对应画出所有元件,保证连接关系和实物完全一致,连线做到横平竖直、布局清晰,避免交叉。
【解析】
1. 先分析电路连接属性:电流从电源正极流出后经过电流表,之后分为两条独立支路,分别经过灯泡L₁、灯泡L₂,两支路电流汇合后经过开关,最终回到电源负极,因此L₁和L₂是并联关系。
2. 确认电表作用:电流表串联在干路中,测量干路总电流;电压表并联在电源两端,测量电源电压(同时也等于两个并联灯泡的两端电压)。
3. 绘制电路图:先画出带正负极标识的电源符号,从电源正极出发依次接入干路的电流表,之后拆分出两条支路分别接入L₁和L₂,两支路汇合后接入开关,最终回到电源负极,最后将电压表并联在电源两端,保证所有元件的连接逻辑和实物图完全对应,连线横平竖直,布局整洁。
【答案】

【知识点】
实物图画电路图、并联电路识别、电表使用规则
【点评】
本题是初中电学基础的实物转电路图题型,核心难点是梳理绕线较多的实物图的支路和干路元件,避免误判为串联电路,绘制时要注意元件符号的规范性,不要遗漏电表,保证所有元件的连接关系和实物完全匹配。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先我们按照电流流向法梳理实物电路的连接:第一步先找到电源的正极,电流从正极流出后,依次经过开关S、电流表、滑动变阻器R'、定值电阻R,最终回到电源负极,说明R和R'是串联关系,电流表串联在电路中测量整个电路的电流。接下来观察电压表的接线,电压表的两个接线柱直接接在定值电阻R的两端,说明电压表并联在R两端,测量R的电压。接下来画电路图时,先按串联顺序画出主回路的所有元件,最后再把电压表并联到对应位置,同时要保证电表的电流方向和实物图一致,电流从正接线柱流入、负接线柱流出。
【解析】
1. 梳理电路结构:该电路为串联电路,定值电阻R与滑动变阻器R'依次连接,电流表串联在电路中测电路电流,开关控制整个电路通断,电压表并联在定值电阻R两端,测量R两端的电压。
2. 绘制主回路:先画出电源符号,标注正负极,从电源正极出发,沿电流走向依次画出开关S、电流表、滑动变阻器R'、定值电阻R,用导线将这些元件顺次连接,最终回到电源负极。
3. 补充电压表:将电压表并联在定值电阻R的两端,保证电流从电压表正接线柱流入、负接线柱流出,和实物电路的接线逻辑完全对应,完成电路图绘制。
【答案】

【知识点】
实物图画电路图;串联电路;电表连接规则
【点评】
本题是电学实验的基础作图题,核心考察实物电路转电路图的基本能力,解题关键是先理清电流的完整路径,区分串联的元件和并联的电压表,画完后可以将电路图和实物图逐一核对元件的连接关系,避免出现元件遗漏、电表正负接反的错误。
【难度系数】
0.8