第2章 应用拓展·素养提升2 生活中无处不在的平衡问题-【创新教程】2025年高考物理总复习大一轮教师用书word（人教版）

平衡问题在生活中无处不在．交通出行处处离不开受力，离不开平衡；生活起居处处涉及受力，涉及平衡．工厂生产、工地建筑、科学研究、特殊事件等等，无不涉及平衡问题．随着高考命题对应用性要求的加强，以生产、生活情景为背景，考查平衡问题会是高考命题的热点之一． 　　 交通出行类 [典例1]　如图所示是轿车常用的千斤顶，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶起．当车轮刚被顶起时，汽车对千斤顶的压力为1.0 ×105 N，此时千斤顶两臂间的夹角为120°.下列判断正确的是(　　) A．此时千斤顶每臂受到的压力大小均为5.0 × 104 N B．此时千斤顶对汽车的支持力为1.0 × 104 N C．若继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶每臂受到的压力将增大 D．若继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶每臂受到的压力将减小 解析：D　[两臂夹角为120°，则千斤顶每个臂的压力为F，则有2F cos 60°＝FN，千斤顶每臂受到的压力为1.0× 105 N，A错误；汽车对千斤顶的压力大小为1.0 × 105 N，根据牛顿第三定律，千斤顶对汽车的支持力也为1.0 × 105 N，B错误；继续摇动把手，将汽车顶起，根据受力分析有F＝ ，千斤顶两臂夹角减小，每臂受到的压力减小，C错误、D正确．] 　　 生活日常类 [典例2]　(2024 广东梅州·高三 期末)筷子，古称箸、梜，通常由竹、木、骨、瓷、象牙、金属、塑料等材料制作，是华夏饮食文化的标志之一，也是世界上常用餐具之一，其发明于中国．如图所示，用筷子夹小球，小球始终处于静止状态，筷子均在竖直平面内，小球质量为m，与筷子之间的摩擦不能忽略，则下列说法正确的是(　　 ) A．小球受到筷子的摩擦力一定沿筷子向上 B．筷子对小球的作用力的大小为mg C．当筷子和竖直方向的夹角增大时，小球的合力增大 D．当筷子和竖直方向的夹角不变时，筷子对小球弹力越大摩擦力也越大 解析：B　[对小球进行受力分析，重力使得小球有向下运动的趋势，筷子对小球的弹力使得小球有向上运动的趋势，当弹力的合力大于重力时，小球有向上运动的趋势，摩擦力沿筷子向下，当弹力的合力小于重力时，小球有向下运动的趋势，摩擦力沿筷子向上，当弹力的合力等于重力时，小球所受摩擦力为0，故A错误；小球处于平衡状态，根据平衡条件可知，筷子对小球的作用力的大小等于小球的重力，即筷子对小球的作用力的大小为mg，故B正确；小球处于平衡状态，根据平衡条件可知，当筷子与竖直方向的夹角增大时，小球的合力不变，仍然为0，故C错误；根据上述，筷子与竖直方向的夹角不变，当弹力的合力小于重力时，小球有向下运动的趋势，摩擦力沿筷子向上，此时筷子对小球弹力越大摩擦力越小，故D错误．] [典例3]　图甲为家庭常用的燃气灶实物图，灶面上有一个支架．共有四个均匀分布的支承面，对放在上面的厨具起到支撑作用．现把一个蒸锅放在支架上，并抽象成示意图乙，已知支架的每个支承面与水平方向成α角．蒸锅和里面的食物总计重为G，则每个支承面给蒸锅的支持力为(忽略蒸锅和支承面之间的摩擦力)(　　) A. 　　　　　　　 B. C. D. 解析：B　[对蒸锅进行受力分析可得4F支cos α＝G，解得F支＝ ，A、C、D错误，B正确．] 　　 灾难救援类 [典例4]　山区强降雨会导致山洪暴发，人处在山洪之中会有生命危险．如图甲所示，山洪暴发，某些人处在一定倾角的斜面上，正被山洪冲击，救援人员投下缆绳，处在危险中的人员用力拉住缆绳，该过程可抽象为如图乙所示．山洪对人的作用力可表示为F＝kSv2，其中k＝1 000 kg/m3，S是人体浸入水中的横截面积，v为山洪流速．斜面由于水的冲刷非常光滑，人和斜面间的摩擦力可忽略．已知当人体浸入水中横截面积为0.02 m2，洪水流速为3 m/s时，为了使人恰好处于静止，缆绳给人的拉力最小值为300 N．求当人体浸入水中横截面积为0.04 m2，洪水流速为5 m/s时，为了使人能静止，则缆绳给人的拉力的最小值为多少？(g取10 m/s2) 解析：当人体浸入水中横截面积为0.02 m2，洪水流速为3 m/s时，洪水冲击力F1＝kSv2＝180 N， 根据平衡条件得F－F1－mg sin α＝0， 当人体浸入水中的横截面积为0.04 m2，洪水流速为5 m/s时，洪水冲击力F2＝kS′v′2＝1 000 N， 根据平衡条件得F′－F2－mg sin α＝0，可得缆绳此时给人的拉力的最小值为F′＝1 120 N. 答案：1 120 N 学科网（北京）股份有限公司 $$