第5章 功和简单机械 最热同步卷 （含答案）

华东师大版九年级上学期简单机械与功最热同步卷
1．如图所示，将重为G的物体A挂在滑轮组下，若要使物体A处于静止状态（不计绳重、滑轮重和摩擦），则虚线框内悬挂的物体重为（　　）
A．0.5G B．G C．2G D．3G
2．下列说法正确的是（　　）
A．支点一定在杠杆上
B．动力作用点与阻力作用点一定在支点的两侧
C．力臂一定在杠杆上
D．杠杆的长度一定是动力臂与阻力臂之和
3．如图所示，重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（　　）
A． B．
C． D．
4．下列用具，使用时能省距离的杠杆是（　　）
A．羊角锤 B．核桃夹
C．起子 D．茶夹子
5．如图所示，OB是以O点为支点的轻质杠杆（不计杠杆质量），将金属块C用细绳固定悬挂在杠杆上，其所受重力为G，先后分别用力F、F'作用在杠杆B端，使杠杆在图所示的位置保持平衡。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上。下列说法中正确的是（　　）
A．线段AB表示力F的力臂 B．F＝F'
C．F'＞G D．F＜G
6．一根杠杆两端分别挂着质量不等的两铁块，两铁块完全浸没在水中，如图所示，此杠杆水平平衡且静止。若将两铁块同时从水中取出，杠杆将（　　）
A．仍然保持平衡 B．左侧下降
C．右侧下降 D．条件不足，无法判断
7．如图所示，匀质杠杆，支点处于中间位置，若要使杠杆平衡，下列方法中能实现的是（　　）
A．两边各增加一个钩码 B．左右钩码对换
C．两边各向内移动一格 D．两边各减去一半钩码
8．如图所示是绿化工人在修剪树木的场景，工人师傅在修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀的轴处靠近，这样做是为了（　　）
A．增大动力臂，方便 B．增大阻力臂，省力
C．减小动力臂，方便 D．减小阻力臂，省力
9．在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了（　　）
A．减小摩擦
B．使每组数据更准确
C．获取多组实验数据归纳出物理规律
D．多次测量取平均值减小误差
10．升国旗时，旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升，如图所示，关于旗杆上端定滑轮的作用，说法正确的是（　　）
A．省力 B．省功
C．费力 D．改变力的方向
11．如图所示，物体A重15N滑轮在水平拉力F的作用下，沿水平面以3m/s的速度做匀速直线运动，此时物体A所受的摩擦力是10N，如果滑轮、绳子所受重力、绳与滑轮及滑轮与轴的摩擦均不计，则拉力的大小（　　）
A．5N B．15N C．10N D．25N
12．如图所示，下列简单机械中，属于省距离的是（　　）
A． B．
C． D．
13．下列四个简单机械中，使用时一定省力的是（　　）
A．杠杆 B．斜面 C．滑轮 D．轮轴
14．如图所示，木块在恒定不变的拉力F作用下沿斜面做匀速直线运动，下列物理量随时间变化的图像正确的是（　　）
A．F做功W随时间t变化图像
B．木块动能E动随时间t变化图像
C．F的功率P随时间t变化图像
D．木块机械能E随时间t变化图像
15．如图所示，用一根细线栓一块橡皮，甩起来，使橡皮绕手在水平面内做匀速圆周运动。不计空气阻力。下列说法中正确的是（　　）
A．细线受到的拉力是由橡皮产生的
B．橡皮做匀速圆周运动是处于平衡状态
C．细线对橡皮的拉力对橡皮做功
D．线断的瞬间橡皮只受重力
16．如图，用滑轮组提升重物时，将重500N的物体在10s内匀速提升了3m，已知动滑轮所受重力为10N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中，绳子自由端拉力F的大小为
　 　N，所做的额外功为 　 　J。
17．如图所示是同学们常用的燕尾夹，AB＝BC，当用力摁住C点打开该夹子时，可把 　 　点看作支点，此时夹子可近似看作 　 　杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。用它来夹纸张，纸的页数越多，越不容易脱落。是由于 　 　越大，纸与纸之间摩擦力就越大。
18．一辆搬运砖头的独轮车，车厢与砖头的总重为G＝80N，独轮车的有关尺寸数据如图所示，则该搬运工推车时，手向上的力F为 　 　N。
19．铁锨是我们生活中常用的工具，它是一个 　 　杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”），用铁锨向上搓煤时在如图所示的A，B，C三点中，动力作用点是 　 　点。
20．如图匀质杠杆可绕着O点转动，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置，在这个过程中力F的大小将 　 　（选填“增大”“不变”或“减小”）。
21．利用杠杆投掷石球，如图所示，作用在A点的力沿 　 　方向时最小，若力沿c的方向时力臂 　 　（选填“变长”、“变短”）。已知石球重100N，OA：OB＝1：4，则作用在A点力的最小值为 　 　N（不计杠杆自重及摩擦）。
22．如图老物件是过去用来称量物体“重”的杆秤，已知秤砣的质量为0.2kg，当手提秤纽杆秤在水平位置静止时，被测物体和秤碗到秤组的距离分别为0.05m和0.2m，则被测物体的质量为 　 　kg；若秤碗上粘有油污，则测量值比被测物体的真实质量要 　 　（选填“偏大”或“偏小”）；下列测量工具与其原理相同的是 　 　（选填“天平”、“弹簧测力计”或“密度计”）。
23．如图所示是探究杠杆平衡条件的实验情景：挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆 　 　（选填“达到”或“没有达到”）平衡状态，接下来调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处主要是 　 　。如图乙所示，A点挂有2个质量均为50g的钩码，为了让杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 　 　个质量均为50g的钩码。
24．如图所示，滑轮A相当于 　 　杠杆。若不计滑轮B的重力及绳重与摩擦，物体所受的重力为50N且处于静止状态，则力F2的大小为 　 　N。
25．如图所示，甲、乙、丙、丁是“研究定滑轮和动滑轮的特点”的实验设计，在研究定滑轮的特点时应选择图 　 　，研究动滑轮特点时应选择图 　 　。
26．如图所示，通过滑轮组用200N的拉力将重为480N的物体匀速提高2m（不计绳重和摩擦），求：
（1）绳自由端的移动距离是多少？
（2）动滑轮的重力是多少？
（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力为多大？
（4）若作用在绳自由端的拉力为180N，提起的重物的重力是多少？
27．体育老师要求学生采用如图所示站姿锻炼手臂力量：双脚并拢，脚尖O触地，脚后跟踮起，手臂水平，手掌支撑在竖直墙壁上的A点，B为人体重心所在位置。锻炼时，躯体伸直，手臂伸直和弯曲动作交替进行。
（1）图示状态的人体可看作以O为支点的杠杆。画出其动力、动力臂及阻力、阻力臂。此时，人体相当于一个 　 　杠杆（选填：“省力”、“费力”、“等臂”）。
（2）若要估测手臂伸直时手掌对墙壁的总压力F。可用体重计称量出人体的体重（质量）m：用卷尺分别测量出 　 　和 　 　，则压力F＝　 　（用测得的物理量和已知量表示，g为已知量）。
（3）小芳力气小，锻炼时想减小手掌对墙壁的压力，合理的做法是 　 　。
28．如图所示，一轻杆AB悬于O点，其左端挂一重物，右端施加一个与水平方向成30°的力F，此时轻杆水平平衡。
（1）若重物质量m＝3kg，BO＝3AO，g取10N/kg。则力F的大小为 　 　N。
（2）在图中画出F的力臂L1。
29．如图所示，不考虑杠杆重力，作出阻力F2和使杠杆平衡的最小动力F1。
30．如图所示是一个指甲剪示意图，联系你实际使用指甲剪剪指甲时对它的应用及观察，说说指甲剪应用了哪些物理知识？（两条即可）
华东师大版九年级上学期简单机械与功最热同步卷
参考答案与试题解析
1．【解答】解：
由图知，n＝2，不计绳重、滑轮重和摩擦，则绳子自由端的拉力F＝G物，
而A物体静止，由二力平衡条件可得F＝G，
所以虚线框内悬挂的物体重：G物＝2G，故ABD错误、C正确。
故选：C。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力的计算，确定承担物重的绳子股数n是关键。
2．【解答】解：A、支点是杠杆绕着转动的固定点，所以支点在杠杆上，并且支点的位置是杠杆上的任意位置，故A正确；
B、作用在杠杆上的两个力的作用点可以在支点的同侧，也可以在异侧，故B错误；
C、力臂是支点到力的作用线的垂直距离，若力与杠杆不垂直，力臂就不会在杠杆上，故C错误；
D、杠杆的长度不是动力臂与阻力臂之和，故D错误。
故选：A。
【点评】本题是一道综合性较强的题目，在解题时要结合杠杆的五要素认真分析每一个选项。
3．【解答】解：不计机械自重和摩擦时：
A、第一个图是等臂杠杆，L1＝L2，由杠杆平衡条件可得F1＝G；故A正确；
B、第二个图是滑轮组，承担总重绳子的段数n＝3，F2＝G；故B正确；
C、第三个图是动滑轮，动力作用在轴上，F3＝2G；故C错误；
D、第四个图是斜面，使用的斜面＝sin30°＝，因为FL＝Gh，所以F4＝G；故D正确。
故选：C。
【点评】本题考查了使用杠杆、滑轮组、动滑轮、斜面时的拉力的计算，要细心，明确各种装置的省力特点是关键。
4．【解答】解：A、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离；
B、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离；
C、起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离；
D、茶夹子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，省距离。
故选：D。
【点评】此题考查的是杠杆的分类和特点，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力。
5．【解答】解：（1）由图可知，AB是力F的作用线，OA⊥AB，则OA为支点到动力F的作用线的距离，即OA为力F的力臂，故A错误；
（2）物体对杠杆拉力为阻力，大小等于物体重力G，动力F'的作用线与OB垂直，则OB为动力F'的力臂，且OB＞OA，阻力和阻力臂一定，根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2知，F'＜F，故BC错误；
（3）由图知，F的力臂大于物体对杠杆拉力的力臂，所以F＜G，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查对杠杆力臂的认识以及杠杆平衡条件的应用，注意力臂是从支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离。
6．【解答】解：如图所示：
在杠杆的两端挂质量不等的两铁块，杠杆处于平衡状态；
因为都为铁（设其密度为ρ），且杠杆平衡；
两铁块同时浸没在水中，则：
左端拉力与力臂的乘积＝（G1﹣F浮1）×OM＝（ρV1g﹣ρ水V1g）×OM＝（ρ﹣ρ水）V1g×OM；
右端拉力与力臂的乘积＝（G2﹣F浮2）×ON＝（ρV2g﹣ρ水V2g）×ON＝（ρ﹣ρ水）V2g×ON；
所以由杠杆平衡条件可得：（ρ﹣ρ水）V1g×OM＝（ρ﹣ρ水）V2g×ON，则：V1×OM＝V2×ON；
将两铁块同时从水中取出，杠杆左端拉力与力臂的乘积：G1×OM＝ρV1g×OM；
杠杆右端拉力与力臂的乘积：G2×ON＝ρV2g×ON，
由于V1×OM＝V2×ON，铁块的密度相同，所以ρV1g×OM＝ρV2g×ON，因此杠杆仍然平衡。
故选：A。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件和阿基米德原理的应用；要掌握杠杆的平衡条件和浮力的计算公式，分别计算出杠杆两端力和力臂的乘积，根据乘积的大小关系判断杠杆的平衡情况。
7．【解答】解：设一个钩码的重力为G，一格距离为L
A、两边各增加一个钩码，左边：3G×2L；右边：4G×3L；3G×2L＜4G×4L，因此杠杆不能平衡，故A不符合题意；
B、左右钧码对换，左边：3G×2L；右边：2G×3L；3G×2L＝2G×3L，因此杠杆能平衡，故B符合题意；
C、两边各向内移动一格，左边：2G×L；右边：3G×2L；2G×L＜3G×2L，因此杠杆不能平衡，故C不符合题意；
D、两边各减去一半钩码，左边：G×2L；右边：1.5G×3L；G×2L＜1.5G×3L，因此杠杆不能平衡，故D不符合题意。
故选：B。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，关键明确杠杆平衡时，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。
8．【解答】解：在同样的情况下，把树枝往剪刀轴O靠近，减小了阻力臂，而阻力和动力臂不变，由F1L1＝F2L2可知，动力会变小，因此可以省力，故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用，利用杠杆平衡条件分析问题，要抓住不变的量，根据变化的量进行分析解答。
9．【解答】解：
探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据，排除偶然性，得到普遍规律；所以ABD错误，C正确。
故选：C。
【点评】考查杠杆的平衡条件及应用，本题中涉及实验到的注意事项很特殊，多次测量的目的不是为了减小误差而是为了总结普遍规律。
10．【解答】解：由图可知，旗杆顶部滑轮的轴是固定不动的，为定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力，故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查学生对定滑轮工作特点的了解和掌握，是一道基础题。
11．【解答】解：由图可知，利用动滑轮水平拉动物体A，n＝2，物体A在水平方向受到的向右的拉力与向左的摩擦力二力平衡，即：F拉A＝fA＝10N，则F＝F拉A＝fA＝×10N＝5N。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题考查动滑轮中力的大小关系分析，关键是利用力的平衡来分析各力的大小关系，难度不大。
12．【解答】解：A、当人如图拉重物时，阻力臂大于动力臂，费力省距离，故A符合题意；
B、当人如图拉重物时，阻力臂等于动力臂，既不省力也不省距离，故B不符合题意；
C、如图n＝2，则绳自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故C不符合题意；
D、如图n＝3，则绳自由端移动的距离是物体移动距离的3倍，故D不符合题意。
故选：A。
【点评】本题主要考查杠杆的分类及使用滑轮组是否省距离的判断，比较基础。
13．【解答】解：A、镊子、筷子、钓鱼竿等是费力杠杆，不能省力，故A不符合题意；
B、斜面能够省力，故B符合题意；
C、定滑轮不能省力，故C不符合题意；
D、轮带动轴的轮轴省力，但是轴带动轮的轮轴不省力，故D不符合题意。
故选：B。
【点评】此题考查了几种简单机械的特点，对于每种机械的使用要建立在它特点的基础上，属于基础知识的考查。
14．【解答】解：A、功的计算公式W＝Fs，F不变，W与s成正比；根据题意，A中的图线应从原点O开始，是一条正比例函数，故A错误；
B、动能与速度和质量有关，题目中的速度和质量均不变，则动能不变，所以B中的图线应是一条水平的直线，故B错误；
C、功率公式P＝Fv，题目中的速度和拉力均不变，则功率不变，所以C中的图线应是一条水平直线，故C正确；
D、题目中物体的动能不变，但由于高度变大，所以重力势能变大，则机械能变大，所以图线应反映机械能随时间而变大，故D错误。
故选：C。
【点评】深入理解影响机械能的因素，熟练运用功和功率的公式，可解答此题。
15．【解答】解：A、细线受到橡皮的拉力是由橡皮产生，细线受到手的拉力是由手产生的，故A错误；
B、橡皮做匀速圆周运动受到竖直向下的重力和细线对它的拉力，二力不在一条直线上，则橡皮受非平衡力的作用，橡皮处于非平衡状态，故B错误；
C、细线对橡皮有拉力，但橡皮在拉力的方向上没有通过距离，因此细线对橡皮的拉力对橡皮没有做功，故C错误；
D、地球表面的一切物体都受到重力作用，因此线断的瞬间橡皮只受重力的作用，故D正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查了对力和运动的关系、运动状态的改变、物体受力分析以及做功的两个必要因素等知识的理解和应用，正确分析物体受力情况是解题的关键。
16．【解答】解：（1）如图所示的滑轮组中，n＝3，不计绳重和摩擦时，绳子自由端拉力F的大小为：F＝（G+G动）＝×（500N+10N）＝170N；
（2）不计绳重和摩擦时，克服动滑轮的重力所做的功为额外功，其大小为：W额＝G动h＝10N×3m＝30J。
故答案为：170；30。
【点评】本题考查滑轮组中力的大小及功的计算，确定n的大小是解题关键，难度不大。
17．【解答】解：（1）当用力摁住C点打开该夹子时，AC是围绕B点转动的，故B为支点；由于AB＝BC，故动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆；
（2）燕尾夹夹的纸张越多，压力越大摩擦力越大，越不容易脱落。
故答案为：B；等臂；压力。
【点评】本题考查了杠杆的五要素，杠杆的分类、增大或减小摩擦的方法，属于基础题型。
18．【解答】解：独轮车在使用过程中，车辆轮轴处是支点，其中重力G是阻力，人手向上的力F是动力，支点到力的作用线的距离是力臂，根据杠杆平衡条件可得：
F1L1＝F2L2，即：F×1m＝80N×0.3m，解得F＝24N。
故答案为：24。
【点评】此题考查了杠杆平衡条件的应用、杠杆的分类，从图中找出动力臂和阻力臂是关键。
19．【解答】解：铁锨使用时阻力臂大于动力臂，属于费力杠杆。用铁锨向上搓煤时在如图所示的A，B，C三点中，动力作用点是B点。
故答案为：费力；B。
【点评】本题考查了杠杆的分类、杠杆的五要素，属于基础题型。
20．【解答】解：在杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置的过程中，因动力始终与杠杆垂直，所以动力臂L不变，阻力大小等于G，所以阻力大小也不变，由图知阻力臂却逐渐增大；
由杠杆的平衡条件知，当动力臂和阻力不变时，阻力臂变大，动力F也变大。
故答案为：增大。
【点评】此题主要考查的是学生对杠杆平衡条件的理解和掌握，掌握力臂的变化是解决此题的关键。
21．【解答】解：（1）
由图知，在A端施力F，当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大，此时最省力，即作用在A点的力沿b时最小，若力沿c的方向时力臂变短，力变大；
（2）根据杠杆的平衡条件知：F×LOA＝G×LOB，其中：LOA：LOB＝1：4，G＝100N，
所以，F＝4G＝4×100N＝400N。
故答案为：b；变短；400。
【点评】本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用，找到在什么方向施加力使动力臂最长是解决问题的关键。
22．【解答】解：如图所示：
因为杠杆平衡，所以G1LOA＝G2LOB，
即：m1gLOA＝m2gLOB，
则m1＝＝＝0.8kg。
若秤砣有油污，m1增大，而LOA和m2不变，所以LOB要变大，
杆秤所示的质量值要偏大；
天平是一个等臂杠杆，它的原理就是杠杆的平衡条件；
弹簧测力计的工作原理是：在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比；
密度计的原理是物体的漂浮条件，密度计漂浮在被测液体中，所受的浮力等于其自身重力。
综上分析可知，与杆秤原理相同的是天平。
故答案为：0.8；偏大；天平。
【点评】本题考查了学生对杠杆的平衡条件的掌握和运用，找出力臂大小是本题的关键。
23．【解答】解：
（1）杠杆保持静止，此时杠杆处于静止状态，达到平衡；
（2）实验时让杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，可以消除杠杆重对杠杆平衡的影响；
（3）已知每个钩码的质量为50g，m＝50g＝0.05kg，
G＝mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N，
故A端的拉力：FA＝2G＝2×0.5N＝1N，
设杠杆上一小格的长度为L，
A端的力臂：LA＝3L，
B端的力臂：LB＝2L，
通过杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2，即FALA＝FBLB，
代入公式：1N×3L＝FB×2L，
解得：FB＝1.5N，
所以需要挂3个钩码。
故答案为：达到；便于测量力臂（或消除杠杆自重对实验的影响）；3。
【点评】本题是探究杠杆平衡实验，考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用，在利用平衡条件公式时，要注意分析力和对应的力臂。
24．【解答】解：由图知滑轮A为定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆；由图知滑轮B为动滑轮，动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，不考虑动滑轮重，省力多费1倍距离，所以F2＝×50N＝25N。
故答案为：等臂；25。
【点评】本题考查了定滑轮及其工作特点、动滑轮拉力的计算，属于基础题型。
25．【解答】解：定滑轮使用时，不省力也不费力，所以在研究定滑轮的特点时应选择图甲，因为乙图中，钩码的重力等于测力计示数和测力计的自重之和，测力计自重会对实验有影响；
动滑轮使用时，省一半力多费一倍距离，使用时应竖直向上匀速拉动测力计，此时动力臂恰好为阻力臂的2倍，而图丁斜向上拉动，动力臂小于阻力臂的2倍。
故答案为：甲；丙。
【点评】本题主要考查定滑轮与动滑轮及其工作时的特点，比较基础。
26．【解答】解：（1）由图可知，绳子股数为3，则绳子自由端移动距离：s＝2m×3＝6m；
（2）使用动滑轮或滑轮组时，承担物重的绳子有n段，不计绳重及摩擦，提起物体的力是物重和动滑轮重的n分之一，设物体重力为G，动滑轮重力为G0，
根据题意可得：F＝，即200N＝，
解得：G0＝120N；
（3）若重物再增加150N，则绳子的拉力：F′＝＝＝250N；
（4）若作用在绳自由端的拉力为180N，
根据F＝可得提起的重物的重力G″＝3F″﹣G0＝3×180N﹣120N＝420N。
答：（1）绳自由端的移动距离是6m；
（2）动滑轮的重力是120N；
（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力为250N；
（4）若作用在绳自由端的拉力为180N，提起的重物的重力是420N。
【点评】本题考查了有关滑轮组的计算，利用好公式F＝（G+G动）是解题的关键。
27．【解答】解：（1）如答题图：
由图知动力臂大于阻力臂是省力杠杆
（2）根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，F2＝mg，若要估测手臂伸直时手掌对墙壁的总压力F1，用卷尺分别测量出L1和L2，则压力
F1＝＝；
（3）根据 ，m不变，想减小手掌对墙壁的压力F1，合理的做法就是增大L1，减小F2，即减小脚离墙的距离。
故答案为：（1）如答题图；省力；（2）AO两点间的竖直距离L1和BO两点间的水平距离L2；；（3）减小脚离墙的距离。
【点评】本题考查了杠杆及其五要素、杠杆的平衡条件、杠杆的分类，难度中等。
28．【解答】解：
（1）（2）反向延长力F的作用线，过支点O作力F作用线的垂线即为F的力臂L1，
因为右端施加一个与水平方向成30°的力F，则由几何知识可知L1＝OB，
已知BO＝3AO，重物质量m＝3kg，则物体重力G＝mg＝3kg×10N/kg＝30N，
由杠杆平衡条件得：G×L2＝F×L1，
即G×OA＝F×OB，
代入数据可得，30N×OA＝F××3OA，
解得F＝20N。
故答案为：（1）20；（2）如上图。
【点评】本题考查杠杆的平衡条件，关键是得出动力臂与阻力臂大小关系。
29．【解答】解：
由图示可知，支点为O，阻力作用点为A点，方向竖直向下；动力臂最大时，动力最小，即OD为力臂时，动力臂最大，因此连接OD为动力臂，过D点作垂直于动力臂向下的力，即为最小动力F的示意图。如图所示：
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，在力与力臂乘积一定的情况下，若支点与力的作用点成为力臂，此时的力臂最大，使用杠杆最省力。
30．【解答】答：（1）ABC在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；OBD、OED的动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
（2）钳口D很锋利，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强。
（3）钳柄上表面粗糙，是为了增大摩擦。
【点评】此题难度不大，但涉及到的知识点较多，具有一定的综合性，答案具有较强的开放性。