7. 立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个动作。如图为某运动员下蹲后在蹬伸过程中所受地面支持力F随时间t变化的关系。据图可知,该运动员受到的重力为N;他在(选填“t₂”“t₃”或“t₄”)时刻获得向上的最大速度。


答案
$\boldsymbol{500}$;$\boldsymbol{t_3}$
解析
解:
下蹲后蹬伸前运动员处于静止状态,受力平衡,重力与地面对运动员的支持力大小相等,由图可知此时支持力为500N,因此运动员的重力为500N。
在蹬伸过程中,$t_1$~$t_3$时间段内支持力大于重力,运动员所受合力方向向上,向上做加速运动,速度持续增大;$t_3$时刻支持力大小等于重力,运动员合力为零,向上的速度达到最大;$t_3$~$t_4$时间段内支持力小于重力,合力方向向下,运动员开始做减速运动。因此他在$t_3$时刻获得向上的最大速度。
下蹲后蹬伸前运动员处于静止状态,受力平衡,重力与地面对运动员的支持力大小相等,由图可知此时支持力为500N,因此运动员的重力为500N。
在蹬伸过程中,$t_1$~$t_3$时间段内支持力大于重力,运动员所受合力方向向上,向上做加速运动,速度持续增大;$t_3$时刻支持力大小等于重力,运动员合力为零,向上的速度达到最大;$t_3$~$t_4$时间段内支持力小于重力,合力方向向下,运动员开始做减速运动。因此他在$t_3$时刻获得向上的最大速度。
8. 甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示,不计空气阻力,在同一高度同时以大小相等的速度,将甲球竖直向下抛出,将乙球竖直向上抛出,不计空气阻力。抛出时两球机械能(选填“相等”或“不相等”);落地前的运动过程中,甲球的动能(选填“增大”“不变”或“减小”),乙球的机械能(选填“先增大后减小”“不变”或“先减小后增大”)。
答案
相等;增大;不变。
解析
解:
甲、乙两球完全相同,质量相等,抛出时处于同一高度,重力势能相等;抛出时速度大小相等,动能相等,机械能是动能与重力势能的总和,因此抛出时两球机械能相等。
甲球竖直向下抛出,落地前的运动过程中,质量不变,速度不断增大,因此甲球的动能增大。
不计空气阻力,乙球运动过程中没有能量损耗,机械能守恒,因此乙球的机械能不变。
甲、乙两球完全相同,质量相等,抛出时处于同一高度,重力势能相等;抛出时速度大小相等,动能相等,机械能是动能与重力势能的总和,因此抛出时两球机械能相等。
甲球竖直向下抛出,落地前的运动过程中,质量不变,速度不断增大,因此甲球的动能增大。
不计空气阻力,乙球运动过程中没有能量损耗,机械能守恒,因此乙球的机械能不变。
9. 某同学利用若干个质量为 50 g 的钩码和弹簧测力计探究杠杆的平衡条件。

(1)调节平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并,达到平衡状态,如图所示。
(2)在杠杆左侧 15 cm 刻度线处挂上 4 个钩码,在杠杆右侧挂上 6 个钩码,移动右侧钩码到cm 刻度线处使杠杆重新在水平位置平衡。这时动力或阻力是(选填“钩码受到的重力”“钩码对杠杆的拉力”或“杠杆对钩码的拉力”)。
(3)保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变,取下右侧钩码,改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计的示数为3 N时,该拉力的作用点可能在杠杆刻度线处。(填序号)
①左侧 10 cm
②右侧 5 cm
③右侧 15 cm
(1)调节平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并,达到平衡状态,如图所示。
(2)在杠杆左侧 15 cm 刻度线处挂上 4 个钩码,在杠杆右侧挂上 6 个钩码,移动右侧钩码到cm 刻度线处使杠杆重新在水平位置平衡。这时动力或阻力是(选填“钩码受到的重力”“钩码对杠杆的拉力”或“杠杆对钩码的拉力”)。
(3)保持杠杆左侧钩码的数量和位置不变,取下右侧钩码,改用弹簧测力计拉杠杆使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计的示数为3 N时,该拉力的作用点可能在杠杆刻度线处。(填序号)
①左侧 10 cm
②右侧 5 cm
③右侧 15 cm
答案
(1) $\boldsymbol{静止}$
(2) $\boldsymbol{10}$;$\boldsymbol{钩码对杠杆的拉力}$
(3) $\boldsymbol{①③}$
(2) $\boldsymbol{10}$;$\boldsymbol{钩码对杠杆的拉力}$
(3) $\boldsymbol{①③}$
解析
解:
(1) 静止
(2) 设每个钩码重力为$ G $,根据杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $:
$ 4G × 15\ \mathrm{cm} = 6G × L_2 $
解得$ L_2=10\ \mathrm{cm} $
动力和阻力是作用在杠杆上的力,因此这里动力或阻力是钩码对杠杆的拉力。
(3) 左侧钩码总重力:
$ F_{\mathrm{左}} = mg = 4 × 0.05\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 2\ \mathrm{N} $
左侧力矩:
$ F_{\mathrm{左}}L_{\mathrm{左}} = 2\ \mathrm{N} × 15\ \mathrm{cm} = 30\ \mathrm{N·cm} $
要使杠杆平衡,弹簧测力计拉力的力矩需等于$ 30\ \mathrm{N·cm} $,已知拉力$ F=3\ \mathrm{N} $,对应所需力臂$ L=\frac{30\ \mathrm{N·cm}}{3\ \mathrm{N}}=10\ \mathrm{cm} $:
① 左侧10 cm:竖直向上拉时,力臂恰好等于10 cm,满足平衡要求,可行;
② 右侧5 cm:拉力竖直向下时最大力臂仅为5 cm,小于10 cm,无法满足力矩要求,不可行;
③ 右侧15 cm:斜向下拉时,力臂可以等于10 cm(小于作用点到支点的距离15 cm),满足平衡要求,可行。
因此选①③。
(1) 静止
(2) 设每个钩码重力为$ G $,根据杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $:
$ 4G × 15\ \mathrm{cm} = 6G × L_2 $
解得$ L_2=10\ \mathrm{cm} $
动力和阻力是作用在杠杆上的力,因此这里动力或阻力是钩码对杠杆的拉力。
(3) 左侧钩码总重力:
$ F_{\mathrm{左}} = mg = 4 × 0.05\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 2\ \mathrm{N} $
左侧力矩:
$ F_{\mathrm{左}}L_{\mathrm{左}} = 2\ \mathrm{N} × 15\ \mathrm{cm} = 30\ \mathrm{N·cm} $
要使杠杆平衡,弹簧测力计拉力的力矩需等于$ 30\ \mathrm{N·cm} $,已知拉力$ F=3\ \mathrm{N} $,对应所需力臂$ L=\frac{30\ \mathrm{N·cm}}{3\ \mathrm{N}}=10\ \mathrm{cm} $:
① 左侧10 cm:竖直向上拉时,力臂恰好等于10 cm,满足平衡要求,可行;
② 右侧5 cm:拉力竖直向下时最大力臂仅为5 cm,小于10 cm,无法满足力矩要求,不可行;
③ 右侧15 cm:斜向下拉时,力臂可以等于10 cm(小于作用点到支点的距离15 cm),满足平衡要求,可行。
因此选①③。
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