2024年中考物理一轮复习考点梳理学案 第24讲　力学综合（含答案）

第24讲　力学综合
命题分析　
广东省近五年中考物理命题分析
考点 2023 2022 2021 2020 2019
力学作图综合 省题15 ___ 省题15 省题15 省题15
力学计算综合 省题21 省题19 省题20 ___ 省题19
考点一　力学作图综合
一、力与运动综合
例1　浸在水中的铁块会下沉，如图所示。请画出铁块触底前的受力示意图。(铁的密度大于水的密度)
答案　
解析　把铁块浸没在水中，放手后铁块共受到两个力的作用，一个是竖直向下的重力，一个是竖直向上的浮力，由于铁块下沉，铁块受到的重力大于浮力，两个力的作用点均可画在铁块的重心上，如答图所示。
例2　(2023·深圳)小白同学用斜向右上的拉力拉动物体，向右做匀速直线运动，请在图中画出：(1)绳子对手的拉力F；(2)物块受到的摩擦力f。
答案　
解析　(1)绳子对手的拉力方向延绳子斜向下，作用点在手上，由此画出对手的拉力示意图，如答图所示；
(2)物块沿水平面向右做匀速直线运动，所以受到向左的摩擦力f，作用点在物块的重心上，如答图所示。
二、简单机械与受力分析综合
例3　(2023·衡阳)桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具，是杠杆的一种应用，如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图，请在图乙中作出水桶所受重力示意图，并画出动力的力臂l1。
分析　根据力臂是支点到力的作用线的垂直距离可作出动力的力臂l1；根据重力的方向竖直向下画出重力，作用点在重心。
答案　
考点二　力学实验综合
一、质量、密度和力的综合
例4　劳动实践课上需要配制密度为1.2 g/cm3的盐水为班级的农耕田选种，为检验配制的盐水是否合格。
(1)小明设计了如下方案：
①用天平测出空烧杯的质量m1；
②往烧杯中倒入适量盐水，测出烧杯和盐水的总质量m2；
③将烧杯中的盐水倒入量筒中，测出盐水的体积V；
④则盐水的密度ρ＝________。(用测量的物理量符号表示)
(2)小组同学分析认为该方案会使密度测量结果________(选填“偏大”或“偏小”)。
(3)小组成员改进了实验方案并进行了如下操作：
①将天平放在水平桌面上，将游码移至称量标尺左端的________上，发现指针的位置如图甲所示，则需将平衡螺母向________调节。
②往烧杯中倒入适量盐水，将烧杯放在天平的________盘，测出烧杯和盐水的总质量为________ g(如图乙所示)。
③将烧杯中的部分盐水倒入量筒中，读出盐水的体积为________ cm3(如图丙所示)。
④测出烧杯和剩余盐水的质量为15.8 g。
⑤计算出盐水的密度为________ kg/m3。
(4)为配制合格的盐水，需要继续向盐水中________(选填“加盐”或“加水”)。
(5)完成盐水的配制后，有同学提出每次都使用上述方法测量太繁琐了，物理兴趣小组的同学发现利用弹簧测力计和小桶可以改装成一个液体密度秤。使用时，只需要将小桶装满待测液体，就可从弹簧测力计指示的位置直接读出该液体的密度。于是他们选择如图丁所示的装置，将塑料小桶中分别装满已知密度的四种不同溶液后，用图示弹簧测力计测出其重力，记录了表中的数据：
液体密度/(g·cm－3) 0.4 0.6 1.0 1.4
弹簧测力计的示数/N 1.6 1.8 2.2 2.6
①分析表格数据，下列各图能反映这一规律的图象是________。
②分析表格数据可知，塑料小桶重________ N，桶的容积为________ cm3。
③若小桶中盛满密度为1.2 g/cm3的盐水，弹簧测力计的示数为________ N。
④使用图丁所示的弹簧测力计，待测液体的密度应不超过________ g/cm3。
分析　(1)根据两次质量差计算盐水质量，利用密度公式ρ＝计算密度。
(2)由于烧杯内壁粘有液体，测得的盐水体积V偏小，但质量准确，所以密度偏大。
(5)①由于小桶有重力，所以小桶中没有装液体时弹簧测力计也有示数，故可以确定选项。
②通过分析归纳出弹簧测力计示数随液体密度变化的规律，列方程求出小桶的重力和桶的容积。
③分析表格知，每组弹簧测力计的示数和液体密度在数值上都相差1.2，可通过这一规律总结出它们的函数关系ρ＝(F－1.2) g/cm3，所以将ρ＝1.2 g/cm3，代入即可求出弹簧测力计的示数。
④由③中的函数关系式可知，零刻度ρ＝0 g/cm3，F＝1.2 N；
最大刻度线，即弹簧测力计的最大量程处，即F＝5 N，此时ρ＝(F－1.2) g/cm3。
答案　(1)④　(2)偏大　(3)①零刻度线　左　②左　59.8　③41　⑤1.07×103　(4)加盐　(5)①A　②1.2　100　③2.4　④3.8
二、压强和浮力的综合
例5　(创新实验)某实验小组制作了如图所示的探头进行了液体压强和浮力的综合探究。
(1)紧密蒙在探头下端的橡皮膜，形变程度越大，说明它所受液体压强________。
(2)实验时的情形如图所示，比较甲图和________图，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随深度的增加而增大。
(3)比较甲图和丙图，可以初步得出结论：液体内部压强与液体的________有关。
(4)该实验小组用弹簧测力计挂着此探头继续探究：
①他们先向溢水杯中注水，直到溢水口水流出时停止加水，最后溢水杯中的水面恰好与溢水口________；
②用细线悬挂在弹簧测力计下的探头刚好浸没于水中，如图丁所示，此时弹簧测力计的示数为________ N，溢出的水全部流入小量筒中，排开水的体积为__________ cm3，此时探头所受的浮力为________ N；(g取10 N/kg)
③探头从丁图位置不断缓慢往下放(细线足够长)，排开水的质量________(选填“变大”“变小”或“不变”)，弹簧测力计的示数会________(选填字母)。
A．一直变大 B．先不变后变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大
分析　(4)①为了得到排开水的体积，实验前溢水杯装满水。
②根据图示读出弹簧测力计的示数和排开水的体积，利用阿基米德原理计算此时探头所受的浮力。
③由题图甲、乙可知，探头浸入水中的深度增加时，其体积会减小，排开水的体积减小，根据F浮＝ρ水gV排知，其所受浮力变小；根据F浮＝G排＝m排g知，排开水的质量变小；探头在刚与溢水杯底部接触但对溢水杯底部没有压力之前，探头的重力不变，所受浮力变小，根据F浮＝G－F示知，弹簧测力计示数会变大；当探头在与溢水杯底部接触且对溢水杯底部有压力之后，探头还受到杯底向上的支持力，根据力的合成可知，弹簧测力计示数会变小。
答案　(1)越大　(2)乙　(3)密度　(4)①相平　②0.6　40　0.4　③变小　C
三、同一情景不同设问的创新实验
例6　斜面在力学中是常用的实验器材，如图所示。
(1)如图甲在斜面上测量小车运动的平均速度，图中AB段的路程sAB＝________ cm，在测量时间tAB时，如果小车过了B点才停止计时，测得AB段的平均速度vAB会偏________。
(2)如图乙所示在探究“阻力对物体运动的影响”实验时，通过改变________________来改变小车所受阻力大小，根据实验现象，可以得出结论：在其他条件相同时，小车受到的阻力越小，通过的距离越________；进一步推测：如果水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，则小车在水平面上将做______运动。
(3)如图丙所示是探究物体的动能与________的关系，实验中利用转换法把物体的动能大小转换为木块的________。
(4)斜面是一种简单机械，实验中要提高斜面的机械效率可以________________________，斜面在生活、生产中也有很多应用，如________。
分析　(1)由题图甲读出AB段的距离；让小车过了B点才停止计时，会导致时间的测量结果偏大，平均速度会偏小。
(2)改变接触面的粗糙程度，可以改变小车所受阻力的大小；实验中，阻力对物体运动的影响是通过小车在水平面运动的距离来体现的；接触面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动的距离越长，如果小车不受力，小车将做匀速直线运动。
(3)根据控制变量法分析；物体动能大小通过小球推动木块运动的距离来反映。
(4)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和接触面的粗糙程度有关，盘山公路就是利用斜面的原理。
答案　(1)40.0　小　(2)接触面的粗糙程度　远　匀速直线　(3)速度　移动距离　(4)减小斜面的粗糙程度　盘山公路
考点三　力学计算综合
例7　(2023·广东)C919是我国自主研发的一种大型客机，已完成商业首航。假设某架飞机总质量为8×104 kg，静止在水平跑道上时，其轮胎与地面接触的总面积约为1 m2，g取10 N/kg。求该飞机：
(1)受到的重力；
(2)静止时对水平跑道的压强；
(3)以800 km/h匀速直线飞行18 min所通过的距离。
解：(1)飞机受到的重力G＝mg＝8×104 kg×10 N/kg＝8×105 N；
(2)飞机静止时对水平跑道的压力F＝G＝8×105 N，
对水平跑道的压强p＝＝＝8×105 Pa；
(3)以800 km/h匀速直线飞行18 min＝0.3 h，
由v＝知，所通过的距离s＝vt＝800 km/h×0.3 h＝240 km。
答：(1)受到的重力为8×105 N；
(2)静止时对水平跑道的压强是8×105 Pa；
(3)以800 km/h匀速直线飞行18 min所通过的距离是240 km。
例8　(2021·深圳)深圳地铁岗厦北综合交通枢纽工程工地上，一线施工人员正在紧张忙碌，进行架桥机钢梁吊装等施工作业。(g取10 N/kg)
(1)图乙为图甲中起重机的简图，请画出阻力F2的力臂l2。
(2)图丙为架桥机的装置图，已知箱梁的质量为5×105 kg，体积为200 m3，架桥机滑轮组总拉力为4×105 N，自由端移动距离为25 m，将箱梁提升1 m。求：
①箱梁的密度；
②架桥机在此过程中的有用功；
③架桥机在此过程中的机械效率。
答案　(1)如图所示　(2)①2.5×103 kg/m3　②5×106 J　③50%
解析　(1)由支点O向F2的作用线引垂线，垂线段的长度即为阻力F2的力臂l2，如答图所示。
(2)①箱梁的密度ρ＝＝＝2.5×103 kg/m3。
②箱梁重力G＝mg＝5×105 kg×10 N/kg＝5×106 N，
将箱梁提升高度h＝1 m，
架桥机在此过程中的有用功W有用＝Gh＝5×106 N×1 m＝5×106 J。
③已知架桥机滑轮组总拉力F＝4×105 N，自由端移动距离s＝25 m，
总功W总＝Fs＝4×105 N×25 m＝1×107 J，
架桥机在此过程中的机械效率η＝＝＝50%。
考点一　力学作图综合
1．以下力学作图，正确的是(　　)
答案　A
2.如图甲为2022年北京冬奥会高山滑雪比赛的场景，该情景可以简化为如图乙所示的力学模型，请在图乙中A点画出运动员在斜面上的受力示意图。
答案　
3.如图是一个杠杆式简易起吊机，它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向，杠杆OBA可绕O点转动。请在图上画出杠杆OBA的动力臂l和物体M所受重力的示意图。
答案　
解析　从支点向动力作用线引垂线，作出动力臂，用双箭头标出，标上字母l；过重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并用符号G表示，即为物体的重力示意图。
考点二　力学实验综合
4．研究性学习小组进行了以下测量密度的实验。
(1)为了测石块的密度，小明进行了如下实验：
①将天平放在水平桌面上，把游码移至__________，发现指针偏向分度盘的右侧，此时应将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节，使天平横梁平衡。
②如图甲所示石块的质量为_________ g。用图乙所示的方法测得石块的体积为_______ cm3，则石块的密度为________ g/cm3。
③在用量筒测量石块的体积，读数时视线应该与量筒内凹液面的底部________(选填“相平”或“垂直”)；若小明在图乙左图中读数正确，在图乙右图中读数时视线仰视，所测得石块的密度将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)小组中小红同学利用完全相同的小塑料桶分别盛满不同液体，用量程为8 N的弹簧测力计称出液体和小桶的总重力，对弹簧测力计直接测液体密度进行了探究。记录的部分数据如表：
液体种类 汽油 水 酱油 蜂蜜
弹簧测力计的示数F/N 2.6 3.2 3.5 4
①通过分析比较此表，他们推测在液体密度与弹簧测力计示数之间有一定的规律，下列图象中能正确反映这一规律的图象是________。
②已知酱油的密度为1.15 g/cm3，小红将弹簧测力计改装成可直接读取液体密度的弹簧密度计，理论上该密度计能测出的最大液体密度为________ g/cm3。
答案　(1)①零刻度线处　左　②43.2　18　2.4　③相平　偏大　(2)①C　②3.4
解析　(2)①由题知，弹簧测力计的示数F＝G液＋G桶＝m液g＋m0g＝ρ液Vg＋m0g，其中m0为桶的质量，实验时使用完全相同的小塑料桶，且装满液体，因此桶的质量和液体体积一定，所以弹簧测力计示数与液体的密度成一次函数关系，且当液体密度为0，即不装液体时，弹簧测力计示数为正数，故C符合题意，A、B、D不符合题意。
②由题可知该测力计量程为8 N，拉力与密度成一次函数关系，由表知，
液体为酱油时弹簧测力计的示数为3.5 N，则有3.5 N＝1.15 g/cm3×Vg＋m0g
液体为水时弹簧测力计的示数为3.2 N，则有3.2 N＝1 g/cm3×Vg＋m0g
联立上述方程解得V＝2×10－4 m3，m0＝0.12 kg
设装入密度为ρ的液体时，弹簧测力计示数为8 N，则有8 N＝ρ×10 N/kg×2×10－4 m3＋0.12 kg×10 N/kg
解得ρ＝3.4×103 kg/m3＝3.4 g/cm3。
5．物块放入盛有水的容器中，水对容器底部的压力会增大。为了研究放入物块前后，水对容器底部压力增加量ΔF的情况，小杨选用了五个重力G均为3 N的柱形物块，分别将物块放入盛有等质量水的相同柱形容器中，待到物块静止后，将实验数据及现象记录在表中。
序号 1 2 3 4 5
物块体积V/m3 1.0×10－4 1.5×10－4 2.0×10－4 2.5×10－4 4.0×10－4
压力增加量ΔF/N 1.0 1.5 2.0 2.0 3.0
现象
(1)观察序号1～3中的实验现象并比较ΔF与V的关系，可得初步结论：当物块浸没在水中时，________________________________________________________________________。
(2)观察序号1或2或3或4中的实验现象并比较ΔF与G的大小关系，可得初步结论：当______时，物块沉底。
(3)观察序号1～3中的实验数据及现象，发现：ΔF与物块排开水的体积有关，物块排开水的体积越________，ΔF越________。
(4)进一步分析序号5中的实验现象并比较ΔF与G的大小关系，发现：当物块漂浮时，________。请根据所学的压强、浮力知识，简述上述结论的原因：_________________________。
答案　(1)ΔF与V成正比　(2)ΔF小于G　(3)大　大　(4)ΔF＝G　ΔF＝Δp水S＝ρ水gΔhS；由于容器形状为柱形，V排＝ΔhS，所以ΔF＝ρ水gV排＝F浮；又因为漂浮，所以ΔF＝F浮＝G
6．(2023·荆州)在我们初中物理课本中，多次利用斜面进行探究实验，如图所示。
(1)图甲利用斜面测量小车的平均速度，该实验的原理是________；
(2)图乙、丙所示实验都有让物体从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤，这样操作的目的是：使物体滑到斜面底端时，保持________相同；
(3)由图乙推理：当小车在水平面上所受阻力为零时，小车将做________运动；
(4)图丙中木块B在滑行过程中所受的摩擦力________(选填“变大”“变小”或“不变”)；
(5)图乙中，小车在水平面上三次滑行过程中，在________(选填“毛巾”“棉布”或“木板”)表面克服阻力做功的功率最大。
答案　(1)v＝　(2)速度　(3)匀速直线　(4)不变　(5)毛巾
解析　(1)在该实验中，测出小车的路程与通过该路程所用的时间，然后由平均速度公式求出小车的平均速度，因此该实验的原理是v＝。
(2)探究过程中，都让小车或小球从斜面的同一高度自由下滑，这样做的目的是使物体到达斜面底端的速度相同。
(3)乙实验探究阻力对物体运动的影响，小车从斜面上同一高度由静止滑下，接触面的粗糙程度不同，小车在水平面上滑动的距离不同，因此，是通过小车滑动的距离来显示的；由题图乙可推理出：当小车在水平面上所受阻力为零时，小车会做匀速直线运动。
(4)题图丙中木块B在滑行过程中对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，所受的摩擦力大小不变。
(5)小车到达水平面开始端的速度相同，最终的速度为0，动能变化量相同，故小车在水平面上克服阻力做功相同，在毛巾表面上运动的时间最短，根据P＝可知，小车在毛巾表面克服阻力做功的功率最大。
考点三　力学计算综合
7．小静家新买了一个漂亮的金鱼缸，装满水时水深30 cm，小静测得鱼缸的底面积是8×10－2 m2。小静将一个重20 N的实心工艺品放入装满水的鱼缸(工艺品全部浸没)，发现溢出了10 N的水。g取10 N/kg，求：
(1)鱼缸装满水时，缸底受到的压强和压力；
(2)工艺品放入鱼缸后受到的浮力多大；
(3)工艺品的密度是多少。
解：(1)缸底受到的压强p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m＝3×103 Pa，
根据p＝可得缸底受水的压力F＝pS＝3×103 Pa×8×10－2 m2＝240 N。
(2)根据阿基米德原理可得F浮＝G排＝10 N。
(3)根据G＝mg可得m物＝＝＝2 kg，
由于工艺品浸没在水中，根据F浮＝ρ液gV排可得V物＝V排＝＝＝1×10－3 m3，
则工艺品的密度ρ物＝＝＝2×103 kg/m3。
答：(1)鱼缸装满水时，缸底受到的压强为3×103 Pa，压力为240 N；
(2)工艺品放入鱼缸后受到的浮力为10 N；
(3)工艺品的密度是2×103 kg/m3。
8.(2023·东莞模拟)如图所示，起重机将一重物沿竖直方向匀速吊装到3 m高的施工高台上，已知重物为4 000 N。
(1)求起重机做的有用功；
(2)此起重机重76 000 N，起重机吊起重物时，用支架将汽车的轮胎支离地面，支架与水平地面的接触总面积是1 m2，求起重机吊起重物时对地面的压强；
(3)起重臂OA长12 m，支撑臂与起重臂垂直，作用点为B，且OB＝4 m，OC＝8 m，如果动滑轮上每段钢绳的拉力是2 500 N，求支撑臂给起重臂的支持力。(忽略起重臂自重)
解：(1)起重机做的有用功W有＝Gh＝4 000 N×3 m＝1.2×104 J。
(2)起重机和重物的总重力为G总＝G物＋G机＝4 000 N＋76 000 N＝80 000 N，
在水平面上，起重机对地的压力F＝G总＝80 000 N，
起重机吊起重物时对地面的压强p＝＝＝80 000 Pa。
(3)作用在A点的力FA＝2F＝2×2 500 N＝5 000 N，
由题图可知力FA的力臂l1＝OC＝8 m，
支撑臂给起重臂的支持力的力臂l2＝OB＝4 m，
根据杠杆平衡条件可得FAl1＝FBl2，FB＝＝＝10 000 N。
答：(1)起重机做的有用功为1.2×104 J；
(2)起重机吊起重物时对地面的压强为80 000 Pa；
(3)支撑臂给起重臂的支持力为10 000 N。
9.(2023·广西)人工涂抹油漆难精准且气味难闻，于是某团队设计了“智能浸泡上漆器”，如图所示，上漆器由柱形硬质浮杆、力传感器、工作台、挡板等组成。浮杆的质量为0.2 kg，底面积为2×10－3 m2；力传感器固定且与浮杆接触但无压力；工作台固定在上漆器底部，其上表面积为0.5 m2，高为0.1 m。将待上漆的质量分布均匀的柱体A放在工作台中央，将挡板固定在1 m高处，开始注漆；当浮杆对力传感器的压力为14 N时，停止注漆，完成对柱体A的上漆。已知柱体A的质量为500 kg，底面积为1 m2，高为0.8 m，油漆密度为1×103 kg/m3。g取10 N/kg。求：
(1)当漆面上升至0.1 m时，油漆对上漆器底部的压强；
(2)当漆面上升至0.4 m时，柱体A对工作台的压强；
(3)停止注漆时，柱体A被上漆的高度。
解：(1)当油漆上升至h1＝0.1 m时，油漆对上漆器底部的压强p＝ρgh1＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m＝1 000 Pa。
(2)当油漆上升至h2＝0.4 m时，则柱体A受到的浮力F浮＝ρgV排＝ρgS(h2－h台)＝1×103 kg/m3×10 N/kg×1 m2×(0.4 m－0.1 m)＝3 000 N，柱体A的重力G＝mg＝500 kg×10 N/kg＝5 000 N，故此时重力大于浮力，故柱体A未上浮，则对工作台的压力F＝G－F浮＝5 000 N－3 000 N＝2 000 N；由于柱体A的底面积大于工作台的上表面积，故受力面积为工作台的上表面积，则柱体A对工作台的压强：p＝＝＝4 000 Pa。
(3)已知浮杆的质量为0.2 kg，则浮杆的重力G杆＝mg＝0.2 kg×10 N/kg＝2 N，浮杆对力传感器的压力为14 N，则浮杆受到的浮力F浮′＝2 N＋14 N＝16 N，浮杆排开油漆的体积V排＝＝＝1.6×10－3 m3；
则油漆的深度h3＝＝＝0.8 m；若柱体A在工作台上，则受到的浮力F浮″＝ρgV排′＝1×103 kg/m3×10 N/kg×1 m2×(0.8 m－0.1 m)＝7 000 N，此时F浮″＞GA，则柱体A漂浮，浮力等于重力，故此时的V排″＝＝＝0.5 m3；漂浮时浸入油漆的深度h′＝＝＝0.5 m，柱体A露出的高度为0.8 m－0.5 m＝0.3 m，油漆面到挡板的高度为1 m－0.8 m＝0.2 m，故柱体A露出的高度只有0.2 m，则柱体A实际浸入油漆的高度为0.6 m。
答：(1)当漆面上升至0.1 m时，油漆对上漆器底部的压强为1 000 Pa；
(2)当漆面上升至0.4 m时，柱体A对工作台的压强为4 000 Pa；
(3)停止注漆时，柱体A被上漆的高度为0.6 m。
10．(2023·广东)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。如图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。
(1)如图甲所示辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照________(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是“A”“B”或“C”中的________点。
(2)大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90 N。使周长为3 m的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功________ J；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为________ N。(不计井绳的粗细和自重)
(3)图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用________(选填“①”或“②”)。
答案　(1)省力　B　(2)90　30　(3)①
解析　(1)辘轳的实质是轮轴，动力作用在轮上，可以省力；支点是绕着转动的固定点，即B点。
(2)设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90 N。
使周长为3 m的大轮转动一圈，水桶匀速上升高度是小轮的周长，为大轮周长的，即1 m，井绳对水桶做功W＝Gh＝90 N×1 m＝90 J；
若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力为F，根据杠杆的平衡条件有FR＝Gr，则F＝＝＝30 N。
(3)水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以减小动力，故选择图中的①可以更省力。