作业(七)
满分:50分
一、单项选择题:每题4分,共24分。
1.(24-25高一上·宁夏银川·期中)下列关于分力与合力的说法中,正确的有( )
A.分力与合力是等效替代的关系
B.将两个力合成为一个合力,若两个分力的夹角不变,其中一个分力增大,合力一定增大
C.合力只能大于分力,不能小于分力
D.若分力大小不变,则夹角越大,合力越大
2.(24-25高一上·新疆喀什·期末)如图,某同学脚穿旱冰鞋去推一张放在水平地面上的桌子,结果没推动。下列说法正确的是( )
A.此时桌子受到重力、支持力和推力等3个力
B.他推桌子的力小于桌子对他的推力
C.他推桌子的力与桌子对他的推力是平衡力
D.他推桌子的力与桌子对他的推力是作用与反作用力
3.(24-25高一上·江苏宿迁·期中)物体受到大小分别为、、三个力的作用,则这几个力的合力( )
A.一定为
B.一定为
C.一定为
D.可能为0
4.(24-25高一上·四川成都·阶段练习)为了行车方便与安全,上山的公路都是很长的“之”字形盘山公路,这样做的主要目的是( )
A.减小上山车辆受到的摩擦力
B.减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力
C.减小上山车辆对路面的压力
D.减小上山车辆的重力垂直于路面向下的分力
5.(24-25高一上·浙江杭州·期末)杭四中无人机社团利用图像法研究无人机性能时,无人机做竖直向上直线运动时的图像如图所示,以下说法正确的是( )
A.的时间内,无人机做匀加速直线运动,加速度大小为
B.的时间内,无人机做匀速直线运动,3秒末速度方向改变
C.的时间内,无人机做匀减速直线运动,加速度大小为
D.物体在末的速度和末的加速度方向相同
6.(24-25高二上·浙江绍兴·期末)水域救援需要从A点借助水流横渡湍急的溪河到对岸。设置横渡绳索有以下图示的三种方式,其中甲垂直与河岸设置,乙沿着与河岸成45°向下游设置,丙沿着与河岸成45°向上游设置。其中可行的是( )
A.甲 B.乙
C.丙 D.乙、丙均可
二、多项选择题:每题6分,共12分。
7.(24-25高一上·广西玉林·期末)如图所示是骨折病人的牵引装置示意图,绳的一端固定,绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物,与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚,整个装置在同一竖直平面内。为了使脚所受的拉力增大,可采取的方法是( )
A.可以增大重物的质量
B.可以将病人的脚向右移动
C.可以将两定滑轮的间距变大
D.可以将两定滑轮的间距变小
8.(24-25高一上·山西朔州·期中)在药物使用时应用到很多物理知识。如图甲、乙分别是用注射器取药的情景和针尖刺入瓶塞的示意图。针尖的顶角θ很小,医生沿着注射器施加一个较小的力F,针尖会对瓶塞产生很大的推力,现只分析图乙的针尖倾斜侧面与直侧面对瓶塞产生的两个推力,则( )
A.针尖在两个侧面上对瓶塞的两个推力是等大的
B.针尖在倾斜侧面上对瓶塞的推力比直侧面的推力大
C.若F一定,增大θ,直侧面推力减小
D.若θ一定,增大,直侧面与倾斜侧面推力之比增大
三、非选择题:共14分。
9.(6分)(24-25高一下·广西柳州·阶段练习)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,实验装置及过程如图甲、乙、丙所示,E为橡皮筋原长时小圆环的位置,O为实验时小圆环被拉至的位置。
(1)关于本实验,以下操作正确的是( )
A.实验过程中拉动小圆环时弹簧不可与外壳摩擦
B.用两个弹簧测力计互成角度拉小圆环时,必须保证两测力计的读数一致
C.用两个弹簧测力计互成角度拉小圆环时,夹角越大越好
D.每次实验时,只要记录弹簧测力计的示数即可
(2)在某次实验中,弹簧测力计读数如图丁所示,读数为 N。
(3)实验已在图戊中已作出两弹簧测力计拉力的图示,方格每边的长度表示,O是橡皮筋的一个端点,按照作图法可得合力的大小为 N。
10.(8分)(24-25高一上·天津滨海新·期中)某同学周末在家大扫除,移动衣橱时,无论怎么推也推不动,于是他组装了一个装置,如图所示,两块相同木板可绕A处的环转动,两木板的另一端点B、C分别用薄木板顶住衣橱和墙角,该同学站在该装置的A处。若调整装置A点距地面的高时,B、C两点的间距,B处衣橱恰好移动。已知该同学的质量为 重力加速度大小取 ,忽略A处的摩擦,则此时衣橱受到该装置的水平推力为多少
【实践作业】
利用身边器材验证力的平行四边形定则
【友情提示】
1、器材清单:
3根相同的橡皮筋(长度15-20cm),1块硬纸板(A4大小),4个回形针(作挂钩),铅笔、直尺、三角板等
2、思考:
在没有弹簧测力计的情况下,能否完成实验验证?动手做一下,看能否成功。
【实践报告】
请将你的方案、过程、数据、结论等记录下来。
参考答案
1、【答案】A
【详解】分力与合力是等效替代的关系,A正确;将两个力合成为一个合力,若两个分力的夹角不变,其中一个分力增大,合力不一定增大,如两个分力夹角180°,其中较小一个增大,则合力减小,B错误;合力既可以大于分力、等于分力,也可以小于分力,C错误;若分力大小不变,则夹角越大,合力越小,D错误。
2、【答案】D
【详解】同学脚穿旱冰鞋去推一张放在水平地面上的桌子,结果没推动,则桌子受重力、支持力、推力、摩擦力4个力的作用,故A错误;根据牛顿第三定律可知,他推桌子的力与桌子对他的推力是一对相互作用力,大小相等,故BC错误,D正确;
3、【答案】D
【详解】这三个力的合力的最大值等于这三个力的大小之和,故最大值为,和这两个力的合力大小范围为,第三个力的大小在前两个力的合力的大小范围之内,故这三个力合力的最小值为0,故这三个力的合力大小范围为
4、【答案】B
【详解】如图所示,重力G产生的效果是使物体下滑的分力F1和使物体压紧斜面的分力F2
则,,倾角θ减小,F1减小,F2增大,同一座山,高度一定,把公路修成盘山公路时,使长度增加,则路面的倾角减小,即减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力,可使行车安全。
5、【答案】C
【详解】由图像可知,的时间内,无人机做匀加速直线运动;图像中斜率表示加速度,故时间内物体的加速度为,加速度大小为,故A错误;的时间内,无人机做匀速直线运动。时间内,图像都在速度轴正半轴,因此时间内速度方向都不变,故3秒末速度方向不改变,故B错误;由图像可知,的时间内,无人机做匀减速直线运动,物体的加速度为,加速度大小为,故C正确;由图像可知,物体在末的加速度为正,5s末的加速度为负,两者方向相反,故D错误。
6、【答案】B
【详解】图中甲、丙两个方案中,要使船沿着绳索到达对岸,绳索不能提供拉力来抵消水对船向下的冲击力,船的合力不可能沿着绳索的方向,方案不可行;乙图中,绳索不需要提供拉力来抵消水对船向下的冲击力,船受到的合力可以沿着绳索的方向,船可以沿着绳索到达对岸,该方案可行。
7、【答案】AD
【详解】脚所受的拉力等于动滑轮两侧绳子的合力,绳子上的拉力等于重物的重量,所以增大重物的质量,可以使脚所受的拉力增大,故A正确;将病人的脚向右移动,或者将两定滑轮的间距变大,则动滑轮两侧绳子的夹角增大,由平行四边形定则可知合力将减小,故BC错误;将两定滑轮的间距变小,则动滑轮两侧绳子的夹角减小,由平行四边形定则可知合力将增大,故D正确。
8、【答案】BC
【详解】将力分解在垂直于两个侧面的方向上,如图所示,
则,若θ一定,增大,直侧面与倾斜侧面推力之比不变,解得,即针尖在倾斜侧面上对瓶塞的推力比直侧面的推力大。故AD错误;B正确;分析可知,解得,若F一定,增大,减小。故C正确。
9、【答案】(1)A (2)2.35(2.34-2.36均可) (3)7.0
【详解】(1)为了减小误差,实验过程中拉动小圆环时弹簧不可与外壳摩擦,故A正确;用两个弹簧测力计互成角度拉小圆环时,两测力计的读数应适当大一些,但不需要读数一致,故B错误;用两个弹簧测力计互成角度拉小圆环时,夹角不能太大,也不能太小,适当就好,故C错误;每次实验时,需要记录弹簧测力计的示数和拉力的方向,故D错误。
(2)图中弹簧测力计的分度值为,由图可知读数为。
(3)根据图中、做平行四边形,可得、的合力如图所示,
由图可得合力的大小为
10、【答案】1470N
【详解】该同学站在A点时,重力产生两个作用效果力、,如图所示
设、,与竖直方向夹角为θ,则有
在B点将分解,如图所示
则水平推力为
由几何关系得
联立并代入数据可得作业(六)
满分:50分
一、单项选择题:每题4分,共24分。
1.(24-25高一上·山西太原·期末)如图所示为某篮球所受重力的图示,下列说法正确的是( )
A.重力就是地球对物体的吸引力
B.篮球的重力大小为6N、方向竖直向下
C.形状规则的物体,重心一定在其几何中心上
D.图中的C点是篮球所受重力的实际作用点
2.(24-25高一上·广东广州·期中)图中的A、B、C和D球均为光滑球,E球是一足球,一学生将足球踢向斜台,下列说法正确的是( )
A.A球与斜面之间可能有弹力作用
B.B球与C球间一定有弹力作用
C.倾斜的细绳对D球有拉力作用
D.E球(足球)与斜台作用时斜台给足球的弹力方向先沿的方向后沿的方向
3.(24-25高一上·江西南昌·期中)大型商场或者大型超市为了方便顾客上下楼,都会安装自动扶梯。如图是一种无台阶式扶梯,将扶梯运送顾客上楼的过程近似看成匀速直线运动,在这个过程中( )
A.顾客所受重力一定垂直于接触面
B.顾客所受弹力是由于扶梯的形变而产生的
C.顾客随自动扶梯一起做匀速直线运动,所以其受到的摩擦力为滑动摩擦力
D.顾客所受摩擦力方向沿扶梯向下
4.(24-25高一上·北京海淀·期中)如图甲所示,水平木板上有质量的物块,受到随时间变化的水平拉力作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力的大小如图乙所示,取重力加速度,下列判断不正确的是( )
A.时外力等于零
B.时外力可能等于5N
C.物块与木板间的动摩擦因数为0.08
D.物块与木板间的动摩擦因数为0.11
5.(24-25高一上·云南曲靖·期末)如图,环洱海公路某一段可视为平直公路,两旁等间距种植树木,一辆汽车沿该公路行驶,突然刹车做匀减速运动后,每隔相同的时间汽车的位置分别处在处,则可推断汽车最终( )
A.停在之间 B.停在处 C.停在处 D.停在之间
6.(24-25高一上·广东广州·期末)弹簧拉力器中有5根相同的弹簧,某同学发现装满5根弹簧太难拉伸,于是他拆掉了2根。当他左右两手均用240N的力拉拉力器(未超出弹性限度)时,弹簧伸长了40cm。则下列说法正确的是( )
A.单根弹簧的劲度系数为200N/m
B.若双手的拉力减小,则弹簧的劲度系数减小
C.若拉力器一端固定,另一端施加240N的拉力,弹簧伸长量为20cm
D.若拉力器装满5根弹簧,左右两手仍用240N的拉力,拉力器应伸长30cm
二、多项选择题:每题6分,共12分。
7.(24-25·重庆·阶段练习)如图所示为缓慢关门时(俯视图,关门方向为图中箭头方向)门锁的示意图,若弹簧始终处于压缩状态,则下列说法正确的是( )
A.关门时锁壳对锁舌的弹力方向向右
B.关门时锁壳对锁舌的弹力方向垂直于锁舌的斜面
C.关门时弹簧弹力先变大后变小
D.关门时弹簧弹力方向与锁壳对锁舌的弹力方向在一条直线上
8.(24-25高一上·云南玉溪·阶段练习)如图所示,小李同学将厚纸板铺在水平桌面上,纸板的一部分伸出桌边,在纸板上放一本书,厚纸板、书受到的重力大小分别为G、5G。现用水平拉力F将纸板从书底下向右抽出(书未从桌面滑落),已知所有接触面间的动摩擦因数均为μ,则在纸板从书底下被抽出的过程中( )
A.纸板对书的摩擦力方向向右
B.纸板对桌面的摩擦力大小为5μG
C.纸板受到的两个摩擦力的大小之和为11μG
D.纸板被抽出的速度越大,书与纸板间的摩擦力越大
三、非选择题:共14分。
9.(6分)(24-25·江苏南通·开学考试)某实验小组在做“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验。
(1)小王同学按照图(甲)安装好实验装置,让刻度尺0刻度线与弹簧上端平齐,弹簧自然伸长时长度为,在弹簧下端挂一个质量的钩码,静止时弹簧长度为,如图所示,其示数为 cm。当地重力加速度,弹簧的劲度系数可以表示为 。(用题目中的符号表示)。
(2)小王测得的劲度系数比弹簧的标称值小,可能的原因是______。
A.值用的
B.没有考虑弹簧的重力
C.刻度尺没有竖直放置
(3)另一小组同学利用如图(乙)装置示完成实验:水平放置的压力传感器上叠放着连接轻弹簧的重物,左侧固定有0刻度线在底端的竖直刻度尺。竖直向上缓慢地拉动弹簧,分别记录刻度尺示数和对应的传感器示数。
以为纵轴、为横轴的坐标系中,描点画出图像,由图像求得弹簧的劲度系数为 。
10.(8分)(24-25高一上·安徽蚌埠·期中)如图所示,木块A、B分别重50N和60N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2;夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为450N/m,系统置于水平地面上静止不动。现用F=2N的水平拉力作用在木块B上,力F作用后,g取10N/kg,最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力。求:
(1)木块B所受摩擦力大小。
(2)木块A所受摩擦力大小。
【科学书屋】
超高摩擦材料
截至2025年4月,我国在超高摩擦材料领域的研究已取得显著进展,以下是当前公开报道中动摩擦因数(μ)表现突出的材料及其技术特点的总结:
1. 碳化硅-金刚石复合涂层(μ≈0.8-1.2)
研发机构:中科院宁波材料所、哈尔滨工业大学
技术特点:在干燥环境下对钢的摩擦因数可达1.0以上,耐磨性提升5倍,用于高铁制动盘涂层。
2. 仿生壁虎脚黏附材料(μ动态可调0.3-1.5)
研发机构:中国科学技术大学仿生材料实验室
技术特点:在真空或光滑表面(如玻璃)表现极佳,μ峰值突破1.5,但需预压加载激活。用于航天器机械臂抓取、特种机器人。
3. 高熵合金摩擦涂层(μ≈0.7-0.9)
研发机构:北京科技大学新金属材料国家重点实验室
技术特点:高温稳定性(800℃下μ保持0.6以上),适用于航空发动机叶片。
参考答案
1、【答案】B
【详解】重力只是地球对物体的吸引力的一部分,故A错误;由题图可知篮球的重力大小为,方向竖直向下,故B正确;形状规则的物体,如果质量分布不均匀,则重心不一定在其几何中心上,故C错误;图中的C点是篮球所受重力的等效作用点,不是实际作用点,故D错误。
2、【答案】B
【详解】假设A与斜面有弹力,则小球不能静止,假设不成立,因此A球和斜面之间没有弹力作用,同理知B球和与C球间有弹力作用,倾斜细绳对D球没有拉力作用,A、C错误,B正确;E球(足球)与斜台作用时斜台给足球的弹力方向总是垂直于接触面,故E球(足球)与斜台作用时斜台给足球的弹力方向垂直斜台向左上方方向,D错误。
3、【答案】B
【详解】顾客所受重力的方向一定竖直向下,不垂直于接触面,故A错误;顾客所受弹力是由于扶梯的形变而产生的,故B正确;顾客随自动扶梯一起做匀速直线运动,顾客与自动扶梯之间没有相对滑动,所以其受到的摩擦力为静摩擦力,故C错误;顾客相对扶梯有向下的运动趋势,所以顾客所受摩擦力方向沿扶梯向上,故D错误。
4、【答案】D
【详解】图中可知,时摩擦力为0,根据二力平衡可知,拉力为0,故A不符合题意;图中可知,最大静摩擦力为4N,8s时物体运动起来了,故拉力可能等于5N,故B不符合题意;如图,滑动摩擦力为3N,根据,得,故C不符合题意;因为,故D符合题意。
5、【答案】B
【详解】设相邻两棵树间距为L,则汽车加速度大小,经过B点的速度,从B到停止的位移,可知汽车停在D点。
6、【答案】A
【详解】弹簧拉力器受到的拉力为240N,共3根弹簧,则每根弹簧受到的拉力F=80N,弹簧伸长量为x=40cm=0.4m,根据胡克定律F=kx,得k=200N/m,故A正确;弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定,与拉力大小无关,所以若双手的拉力减小,则弹簧的劲度系数不变,故B错误;若拉力器一端固定,另一端施加240N的拉力,与左右两手均用240N的力拉拉力器效果相同,弹簧伸长量为40cm,故C错误;若拉力器装满5根弹簧,左右两手仍用240N的拉力,每根弹簧受到的拉力F′=48N,弹簧伸长量为,故D错误。
7、【答案】BC
【详解】关门时,锁壳对锁舌的弹力方向与接触面垂直,即垂直于锁舌的斜面;故A错误, B正确;关门时,弹簧的压缩量先增大后减小,根据胡克定律可知弹簧弹力先变大后变小;故C正确;被压缩的弹簧弹力的方向沿着弹簧向两边,锁壳对锁舌的弹力方向垂直于锁舌的斜面,显然两者不在一条直线上;故D错误。
8、【答案】AC
【详解】书相对于纸板向左运动,则纸板对书的摩擦力方向向右,故A正确;纸板对桌面的摩擦力为滑动摩擦力,大小为f1 = μFN = μ(5G+G) = 6μG,故B错误;纸板上下表面均受到向左的滑动摩擦力,摩擦力的大小之和f = f1+f2 = 6μG+5μG = 11μG,故C正确;根据题意可知,滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和正压力有关,瞬间拉力F越大,白纸运动得越快,但白纸受到的正压力和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,故D错误。
9、【答案】(1) 24.75 (2)C (3) 300
【详解】(1)因刻度尺的最小分度值为1mm,读数时应估读到最小分度的,所以刻度尺的读数为24.75mm。根据胡克定律可得,解得
(2)测得的劲度系数比弹簧的标称值小,可能的原因刻度尺没有竖直放置,测得的弹簧形变量偏大,因此值偏小。若值用的,造成弹力数值偏大,因此值偏大。没有考虑弹簧的重力不会影响值测量。
(3)根据胡克定律可得
10、【答案】(1)11N (2)9N
【详解】(1)未加F时,木块A、B受力平衡,所受静摩擦力等于弹簧的弹力,则弹簧弹力为
B木块与地面间的最大静摩擦力为
A木块与地面间的最大静摩擦力为
施加F后,对木块B,有
故木块B不会运动,根据平衡条件可得其大小为
(2)对木块A分析可知,其受摩擦力仍为静摩擦力,根据平衡条件可知木块A受地面的摩擦力大小仍为作业(八)
满分:50分
一、单项选择题:每题4分,共24分。
1.(24-25高一上·全国·课后作业)下列物体中处于平衡状态的是( )
A.F1赛道上汽车刚启动的一瞬间
B.物体做自由落体运动刚开始下落的一瞬间
C.运动员撑竿跳到最高点的一瞬间
D.停在斜面上的汽车
2.(24-25高一上·广东惠州·期末)如图所示,贵州苗族的绝技大师表演非遗文化“秤杆提米”,将秤杆竖直插入米中,手握秤杆能够将米缸提起,使其静止悬在空中,当米缸悬空静止时,下列说法正确的是( )
A.秤杆对米的静摩擦力方向竖直向上
B.秤杆对米的摩擦力大于米和米缸整体重力
C.握秤杆的力越大,手对秤杆的摩擦力越大
D.米缸中的米越多,米缸整体所受的合力越大
3.(2025·四川·模拟预测)风力仪中有一根轻质金属丝,悬挂着一个质量为的金属球,当有风水平吹金属球时,金属丝偏离竖直方向角度为30°,重力加速度大小取。则金属球受到风作用力的大小为( )
A.
B.
C.
D.
4.(24-25高一上·浙江杭州·期中)马扎属于中国传统手工工艺制品,腿交叉,上面绷帆布或麻绳等,可以合拢,便于携带。如图所示,马扎放在水平地面上,书包放在两支撑腿A、B等长的马扎上,以下说法正确的是( )
A.书包的重力就是书包对马扎的压力
B.马扎对地面的压力是由于地面形变产生的
C.若A、B之间的夹角θ增大,则马扎对地面的压力不变,一个支撑腿受到的压力增大
D.若A、B之间的夹角θ增大,则马扎对地面的压力不变,一个支撑腿受到的压力减小
5.(24-25高二上·贵州·阶段练习)如图所示,细绳的一端悬于点,细绳的另一端点系一质量为的物体,物体处于静止状态,现对细绳上的点施加力(方向未知),缓慢地将物体拉起,使偏离竖直方向,重力加速度为g,sin53° = 0.8。则此时的的最小值为( )
A. B. C. D.
6.(24-25高一上·福建泉州·期末)经常低头玩手机易引发颈椎病,低头时头部受到重力G、颈椎后面肌肉拉力T和颈椎支持力N,如图所示。颈椎弯曲越厉害,N与竖直方向的夹角θ就越大,T方向视为不变,则颈椎弯曲越厉害时( )
A.N和T都越小 B.N和T都越大
C.N越大,T越小 D.N越小,T越大
二、多项选择题:每题6分,共12分。
7.(24-25高一上·广东汕尾·期末)“无粽子,不端午”,吃粽子是端午节的习俗之一,如图所示,用根相同的细绳把个相同的粽子悬挂于点,再用细绳将所有粽子悬挂在一根水平杆上。整个系统保持静止状态。此时每根绳子与竖直方向的夹角均为,每个粽子重力均为。下列说法正确的是( )
A.粽子受到绳子提供的拉力,是由于绳子发生形变而产生的
B.杆受到细绳的作用力恰好与每根细绳的拉力大小相等
C.每根细绳的拉力大小
D.若增大每根细绳的长度,则杆受到细绳的拉力变大
8.(24-25云南昭通·阶段练习)如图所示,光滑的轻质滑轮通过竖直杆固定于天花板上,一根不可伸长的轻绳跨过滑轮分别系着物块M和N,M静止在光滑水平地面上,N在水平拉力作用下处于静止状态。现将沿逆时针方向缓慢转动,此过程中M和N始终静止不动。下列说法正确的是( )
A.逐渐减小 B.绳的拉力逐渐减小
C.M对地面的压力逐渐增大 D.滑轮对杆的作用力不变
三、非选择题:共14分。
9.(6分)(24-25高一上·广东深圳·期末)纯电动汽车不排放污染空气的有害气体,具有较好的发展前景。某型号的电动汽车在一次刹车测试中,测得刹车痕迹长为36m,假设制动后汽车做加速度大小恒为8m/s2的匀减速直线运动直到停止。则关于该汽车的运动,试求:
(1)刚刹车时,汽车的初速度大小;
(2)汽车在刹车4s后速度大小;
(3)刹车后前进20m所用的时间。
10.(8分)(24-25高一上·浙江杭州·期末)如图甲所示是平常擦黑板的情景,某同学用与竖直黑板平面成θ=37°斜向上的推力推黑板擦(截面图如图乙),当推力大小为F1=1.25N时,黑板擦未被推动且恰好不受摩擦力;当推力大小变为F2=1.5N时,黑板擦仍相对黑板静止。已知黑板擦与竖直黑板间的动摩擦因数为μ=0.5,力的方向始终不变,重力加速度g取10m/s2,已知黑板擦最大静摩擦等于滑动摩擦,,求:
(1)黑板擦的质量;
(2)当推力为F2时,黑板擦所受摩擦力的大小;
(3)要使黑板擦与黑板相对静止,推力的范围是多少?
【科学书屋】
人体姿态平衡中的力学艺术与智能家居中的隐形平衡
1、瑜伽倒立稳定机制
共点力系统:头顶(支点)、重力(躯干)、手臂支撑力三力交汇
关键参数:成年人重心约在脐下3cm,手臂需提供约体重的60%支撑力(实测数据)
生物力学优化:专业运动员通过微调肌肉张力(±5%力变化)实现动态平衡
2、高跟鞋行走防摔技巧
力线分析:当鞋跟高度>8cm时,人体需将重心投影控制在足弓三角支撑区内(约4cm )
时尚与物理的妥协:2024年MIT研究显示,15cm高跟鞋需额外消耗12%肌肉力维持平衡
3、悬浮盆栽的磁力平衡
技术实现:稀土磁铁(NdFeB)产生向上磁力 ≈ 盆栽重力(2-5N)
参考答案
1、【答案】D
【详解】汽车刚启动的一瞬间有加速度,不是平衡状态,故A错误;物体做自由落体运动刚开始下落的一瞬间有加速度,不是平衡状态,故B错误;运动员撑竿跳到最高点的一瞬间有加速度,不是平衡状态,故C错误;停在斜面上的汽车加速度是零,是平衡状态,故D正确。
2、【答案】A
【详解】米相对于秤杆有竖直向下的运动趋势,故秤杆对米的静摩擦力方向竖直向上,故A正确;根据米和米缸整体受力平衡可知,秤杆对米的摩擦力等于米和米缸整体重力,故B错误;手对秤杆的摩擦力为静摩擦力,其大小与手握秤杆的力大小无关,故C错误;无论米缸中米多少,米缸整体静止,所受合力都为零,故D错误。
3、【答案】C
【详解】对金属球进行分析,根据平衡条件有,解得
4、【答案】C
【详解】书包对马扎的压力大小等于书包的重力大小,但压力和重力不是同一个力,压力属于弹力,重力属于引力,只是两个力的大小相等而已,力的性质却完全不同,A错误;马扎对地面的压力是由于马扎形变产生的,B错误;马扎始终静止,地面支持力等于马扎和书包的重力和,由牛顿第三定律知,马扎对地面的压力不变,由于书包对马扎的压力大小不随马扎两边支撑腿之间的角度变化,对整体根据力的分解则有,解得,可知两边支撑腿上产生的力随着夹角的增大而增大,根据牛顿第三定律可知,一个支撑腿受到的压力增大,C正确,D错误。
5、【答案】D
【详解】当F与OA垂直时,F最小,故
6、【答案】B
【详解】由题知,T方向视为不变,即T与G的夹角不变,设为,根据正交分解得,,联立解得,,由图可知刚开始有,故颈椎弯曲越厉害时,越大,故N、T都增大。
7、【答案】AC
【详解】粽子受到绳子提供的拉力,是施力物体发生形变产生的,即是绳子发生形变产生的拉力,故A正确;选取粽子为研究对象,粽子受到重力、绳子拉力以及粽子间相互作用力,由竖直方向上受力平衡可得,解得,杆受到细绳的作用力应与个粽子的总重力相等,即,不等于每根细绳的拉力,故B错误,C正确;若增大根细绳的长度,杆受到细绳的拉力仍与个粽子的总重力相等,因而杆受到细绳的拉力不变,故D错误。
8、【答案】BC
【详解】对N受力分析,可知N受重力mg、拉力F和轻绳的拉力T,其中重力的大小和方向均不变,绳的拉力的方向不变;三力平衡时,三个力可以构成首尾相连的矢量三角形,如图所示,
力F沿逆时针方向缓慢旋转时,由图可看出,力F先减小后增大,而轻绳的拉力T一直减小,故A错误B正确;对M受力分析,可知M受重力Mg,轻绳的拉力T和地面的支持力N,根据平衡条件得
因轻绳的拉力T一直减小,故地面对M的支持力N逐渐增大,根据牛顿第三定律,可知M对地面的压力逐渐增大,故C正确;对轻质滑轮受力分析,可知轻质滑轮受杆对滑轮的作用力和两轻绳的拉力T,滑轮一直处于静止状态,可知杆对滑轮的作用力与两轻绳拉力T的合力平衡。由题知,两轻绳的拉力T之间的夹角不变,而两轻绳的拉力T大小不断减小,根据平行四边形定则,可知它们的合力大小不断减小,根据平衡条件,可知杆对滑轮的作用力不断减小,根据牛顿第三定律,可知滑轮对杆的作用力逐渐减小,故D错误。
9、【答案】(1)24 m/s (2)0 (3)1s
【详解】(1)汽车刹车后,根据速度位移公式有
代入数据解得
(2)汽车减速到零的时间为
则汽车刹车后3s减速到零,3-4s汽车处于静止状态,速度为0
(3)根据位移时间公共
解得或(不合题意,舍弃)
则所求时间为
10、【答案】(1)0.1kg (2)0.2N (3)
【详解】(1)当推力为F1时,黑板擦恰好不受摩擦力,受力如下图
由共点力的平衡条件可知
解得黑板擦的质量为
(2)当推力为F2时,由于,黑板擦受到的摩擦力向下,受力如下图
由共点力的平衡条件可知
解得黑板擦所受摩擦力的大小为
(3)当摩擦力向上且为最大静摩擦时,推力最小。因为最大静摩擦等于滑动摩擦,根据共点力的平衡条件可知
解得
当摩擦力向下且为最大静摩擦时,推力最大。因为最大静摩擦等于滑动摩擦,根据共点力的平衡条件可知
解得
推力的范围为。