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5. 小科利用轻薄的硬铁片，设计并制作结构稳定的手机支架。下图实物模型中，最不能保持稳定的是 （
C
）答案
5. C
解析
【分析】判断手机支架的稳定性，核心依据是物体的重心是否处于支撑面的范围内：若重心在支撑面内，结构稳定；若重心超出支撑面，结构易倾倒。解题时需对比四个选项的支架结构，分析手机重心与支撑面的位置关系，找出重心最易脱离支撑面的选项，即为最不稳定的。
【解析】对各选项逐一分析：
1. 选项A：支架为斜向的单支撑结构，支撑面是下方的水平支撑区域，手机的重心位于该支撑面内，可保持稳定。
2. 选项B：支架为竖直的单支撑结构，支撑面较大，手机重心在支撑面范围内，稳定性较好。
3. 选项C：支架的支撑脚向外倾斜，导致手机的重心容易落在支撑面的外侧（支撑面之外），无法维持稳定，是最不能保持稳定的选项。
4. 选项D：支架为直角支撑结构，支撑面较大，手机重心在支撑面内，稳定性较好。
【答案】C
【知识点】结构稳定性、重心与支撑面
【点评】本题考查生活中结构稳定性的判断，需结合重心与支撑面的关系分析，属于基础概念应用题，难度适中。
【难度系数】0.3
【解析】对各选项逐一分析：
1. 选项A：支架为斜向的单支撑结构，支撑面是下方的水平支撑区域，手机的重心位于该支撑面内，可保持稳定。
2. 选项B：支架为竖直的单支撑结构，支撑面较大，手机重心在支撑面范围内，稳定性较好。
3. 选项C：支架的支撑脚向外倾斜，导致手机的重心容易落在支撑面的外侧（支撑面之外），无法维持稳定，是最不能保持稳定的选项。
4. 选项D：支架为直角支撑结构，支撑面较大，手机重心在支撑面内，稳定性较好。
【答案】C
【知识点】结构稳定性、重心与支撑面
【点评】本题考查生活中结构稳定性的判断，需结合重心与支撑面的关系分析，属于基础概念应用题，难度适中。
【难度系数】0.3
6.如图甲所示,可调式握力器用于锻炼手部肌肉。锻炼时抓住手柄的左侧,用力抓紧使其碰触到右侧的读数按钮,即算完成一个握力动作。
(1)如图甲所示,握力器的力度可以通过调节器旋钮来调整,使弹簧下端在调节区域内左右移动。当弹簧下端向左移动时,小科要完成一个握力动作需要用
(2)如图乙所示,小科用$F_1$的力抓握力器的手柄,此时弹簧的拉力$F_2=20\ \mathrm{N}$,阻力臂$OA=2.0\ \mathrm{cm}$,动力臂$OB=5.0\ \mathrm{cm}$,则此时$F_1=\_\_\_\_\_\_\mathrm{N}$。
(1)如图甲所示,握力器的力度可以通过调节器旋钮来调整,使弹簧下端在调节区域内左右移动。当弹簧下端向左移动时,小科要完成一个握力动作需要用
更大
(填“更大”或“更小”)的力。(2)如图乙所示,小科用$F_1$的力抓握力器的手柄,此时弹簧的拉力$F_2=20\ \mathrm{N}$,阻力臂$OA=2.0\ \mathrm{cm}$,动力臂$OB=5.0\ \mathrm{cm}$,则此时$F_1=\_\_\_\_\_\_\mathrm{N}$。
答案
6. (1)更大[解析:弹簧下端向左移动时向右调节调节器,可使弹簧的伸长量变大,所需的握力就越大]
(2)8[解析:根据杠杆的平衡条件有$F_2×OA=F_1×OB$,即$20\ \mathrm{N}×2.0\ \mathrm{cm}=F_1×5.0\ \mathrm{cm}$,解得$F_1=8\ \mathrm{N}$]
(2)8[解析:根据杠杆的平衡条件有$F_2×OA=F_1×OB$,即$20\ \mathrm{N}×2.0\ \mathrm{cm}=F_1×5.0\ \mathrm{cm}$,解得$F_1=8\ \mathrm{N}$]
解析
【分析】本题考查弹力和杠杆平衡条件的应用。第(1)问，弹簧的弹力大小与伸长量有关，伸长量越大，弹力越大；弹簧下端左移时，弹簧伸长量增加，弹力变大，因此需要更大的力完成握力动作。第(2)问，利用杠杆平衡条件，代入已知的力和力臂数值，即可计算出动力$F_1$的大小。
【解析】
(1) 当弹簧下端向左移动时，弹簧的伸长量增大，根据弹簧弹力的特性，弹力随伸长量增大而变大，因此小科完成握力动作需要用更大的力。
(2) 根据杠杆的平衡条件：$F_1 × OB = F_2 × OA$，将$F_2=20\ \mathrm{N}$，$OA=2.0\ \mathrm{cm}$，$OB=5.0\ \mathrm{cm}$代入公式，可得：
$F_1 = \frac{F_2 × OA}{OB} = \frac{20\ \mathrm{N} × 2.0\ \mathrm{cm}}{5.0\ \mathrm{cm}} = 8\ \mathrm{N}$
【答案】(1)更大；(2)8
【知识点】杠杆平衡条件、弹力
【点评】本题结合生活中的握力器实例，考查弹力和杠杆平衡条件的应用，注重理论联系实际，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.7
【解析】
(1) 当弹簧下端向左移动时，弹簧的伸长量增大，根据弹簧弹力的特性，弹力随伸长量增大而变大，因此小科完成握力动作需要用更大的力。
(2) 根据杠杆的平衡条件：$F_1 × OB = F_2 × OA$，将$F_2=20\ \mathrm{N}$，$OA=2.0\ \mathrm{cm}$，$OB=5.0\ \mathrm{cm}$代入公式，可得：
$F_1 = \frac{F_2 × OA}{OB} = \frac{20\ \mathrm{N} × 2.0\ \mathrm{cm}}{5.0\ \mathrm{cm}} = 8\ \mathrm{N}$
【答案】(1)更大；(2)8
【知识点】杠杆平衡条件、弹力
【点评】本题结合生活中的握力器实例，考查弹力和杠杆平衡条件的应用，注重理论联系实际，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.7
7.(2025·浙江)人们一直对古人如何将巨石移到高处感到好奇。图甲是古人移动巨石的一种可能方式,人站上右侧两根圆木下端悬挂的平台,通过自身重力对圆木施力,将巨石拉动一小段距离后固定。调整装置,再次拉动巨石。整个装置可简化为一个斜面、一根直杠杆和一个平台(平台未画出),如图乙所示。巨石通过绳子与杠杆AC相连,杠杆与石柱的接触点为B点,AC = 4.8 m,AB = 0.8 m,巨石的质量为5000 kg。不计绳子、杠杆和平台受的重力。根据图乙,请回答:
(1)使用此杠杆主要目的是
(2)某次绳子拉动巨石沿斜面MN移动0.1 m,高度上升0.05 m,求此过程中克服巨石重力做的功。
(3)某次拉动巨石前,绳子与杠杆AC垂直,AC与竖直方向成$30°$角。要拉动巨石,绳子对巨石的拉力至少需32100 N,假设人的质量均为60 kg,此时C端下方平台上至少需站多少人?(已知绳子对A端的拉力等于绳子对巨石的拉力,C端受到竖直向下的拉力F等于人的总重力)
(1)使用此杠杆主要目的是
省力
(填“省力”或“省距离”)。(2)某次绳子拉动巨石沿斜面MN移动0.1 m,高度上升0.05 m,求此过程中克服巨石重力做的功。
(3)某次拉动巨石前,绳子与杠杆AC垂直,AC与竖直方向成$30°$角。要拉动巨石,绳子对巨石的拉力至少需32100 N,假设人的质量均为60 kg,此时C端下方平台上至少需站多少人?(已知绳子对A端的拉力等于绳子对巨石的拉力,C端受到竖直向下的拉力F等于人的总重力)
答案
7. (1)省力
(2)已知巨石质量$m=5000\ \mathrm{kg}$,上升高度$h=0.05\ \mathrm{m}$,则$W=Gh=mgh=5000\ \mathrm{kg}×9.8\ \mathrm{N/kg}×0.05\ \mathrm{m}=2450\ \mathrm{J}$
(3)根据杠杆平衡条件可得$F_1×\frac{1}{2}BC=F_2×AB$,即$F_1×\frac{1}{2}×(4.8\ \mathrm{m}-0.8\ \mathrm{m})=32100\ \mathrm{N}×0.8\ \mathrm{m}$,解得$F_1=12840\ \mathrm{N}$
一个人的重力$G=mg=60\ \mathrm{kg}×9.8\ \mathrm{N/kg}=588\ \mathrm{N}$,则$n=\frac{12840\ \mathrm{N}}{588\ \mathrm{N}}=21.8$。人数需取整数,所以$n=22$人
(2)已知巨石质量$m=5000\ \mathrm{kg}$,上升高度$h=0.05\ \mathrm{m}$,则$W=Gh=mgh=5000\ \mathrm{kg}×9.8\ \mathrm{N/kg}×0.05\ \mathrm{m}=2450\ \mathrm{J}$
(3)根据杠杆平衡条件可得$F_1×\frac{1}{2}BC=F_2×AB$,即$F_1×\frac{1}{2}×(4.8\ \mathrm{m}-0.8\ \mathrm{m})=32100\ \mathrm{N}×0.8\ \mathrm{m}$,解得$F_1=12840\ \mathrm{N}$
一个人的重力$G=mg=60\ \mathrm{kg}×9.8\ \mathrm{N/kg}=588\ \mathrm{N}$,则$n=\frac{12840\ \mathrm{N}}{588\ \mathrm{N}}=21.8$。人数需取整数,所以$n=22$人
解析
【分析】
本题结合古代搬运巨石的实际场景，分三步解题：
1. 判断杠杆类型：确定杠杆的支点、阻力臂和动力臂，通过比较动力臂与阻力臂的大小，判断杠杆的作用目的；
2. 计算克服重力做功：利用功的公式W=Gh，代入已知的质量、上升高度和g值计算；
3. 计算所需人数：根据杠杆平衡条件求出C端需要的总拉力（人的总重力），再结合单个成年人的重力，计算所需人数并取整数。
【解析】
(1) 该杠杆的支点为B点，A端绳子的拉力为阻力，阻力臂$L_{阻}=AB=0.8\ \mathrm{m}$；C端人的总重力为动力，动力臂$L_{动}=BC=AC-AB=4.8\ \mathrm{m}-0.8\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{m}$。因为动力臂大于阻力臂，所以此杠杆为省力杠杆，主要目的是省力。
(2) 克服巨石重力做的功公式为$W=Gh=mgh$，代入数据：
$W=5000\ \mathrm{kg}×9.8\ \mathrm{N/kg}×0.05\ \mathrm{m}=2450\ \mathrm{J}$。
(3) 根据杠杆平衡条件$F_{动}L_{动}=F_{阻}L_{阻}$，其中阻力$F_{阻}=32100\ \mathrm{N}$，阻力臂$L_{阻}=AB=0.8\ \mathrm{m}$；结合题意，动力臂为$\frac{1}{2}BC=\frac{1}{2}×(4.8\ \mathrm{m}-0.8\ \mathrm{m})=2\ \mathrm{m}$。代入公式：
$F_{动}×2\ \mathrm{m}=32100\ \mathrm{N}×0.8\ \mathrm{m}$，
解得$F_{动}=12840\ \mathrm{N}$，即C端需要的总重力为12840\ \mathrm{N}。
单个成年人的重力$G_{人}=m_{人}g=60\ \mathrm{kg}×9.8\ \mathrm{N/kg}=588\ \mathrm{N}$，
所需人数$n=\frac{12840\ \mathrm{N}}{588\ \mathrm{N}}≈21.8$，人数需取整数，故至少需要22人。
【答案】
(1) 省力；(2) 2450 J；(3) 22人
【知识点】
杠杆平衡条件、功的计算、重力计算
【点评】
本题以古代搬运巨石的场景为载体，将物理知识与实际应用结合，考查学生对杠杆平衡、功和重力计算的掌握，需要从实际装置中抽象出物理模型，难度适中，侧重知识的应用能力。
【难度系数】
0.5
本题结合古代搬运巨石的实际场景，分三步解题：
1. 判断杠杆类型：确定杠杆的支点、阻力臂和动力臂，通过比较动力臂与阻力臂的大小，判断杠杆的作用目的；
2. 计算克服重力做功：利用功的公式W=Gh，代入已知的质量、上升高度和g值计算；
3. 计算所需人数：根据杠杆平衡条件求出C端需要的总拉力（人的总重力），再结合单个成年人的重力，计算所需人数并取整数。
【解析】
(1) 该杠杆的支点为B点，A端绳子的拉力为阻力，阻力臂$L_{阻}=AB=0.8\ \mathrm{m}$；C端人的总重力为动力，动力臂$L_{动}=BC=AC-AB=4.8\ \mathrm{m}-0.8\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{m}$。因为动力臂大于阻力臂，所以此杠杆为省力杠杆，主要目的是省力。
(2) 克服巨石重力做的功公式为$W=Gh=mgh$，代入数据：
$W=5000\ \mathrm{kg}×9.8\ \mathrm{N/kg}×0.05\ \mathrm{m}=2450\ \mathrm{J}$。
(3) 根据杠杆平衡条件$F_{动}L_{动}=F_{阻}L_{阻}$，其中阻力$F_{阻}=32100\ \mathrm{N}$，阻力臂$L_{阻}=AB=0.8\ \mathrm{m}$；结合题意，动力臂为$\frac{1}{2}BC=\frac{1}{2}×(4.8\ \mathrm{m}-0.8\ \mathrm{m})=2\ \mathrm{m}$。代入公式：
$F_{动}×2\ \mathrm{m}=32100\ \mathrm{N}×0.8\ \mathrm{m}$，
解得$F_{动}=12840\ \mathrm{N}$，即C端需要的总重力为12840\ \mathrm{N}。
单个成年人的重力$G_{人}=m_{人}g=60\ \mathrm{kg}×9.8\ \mathrm{N/kg}=588\ \mathrm{N}$，
所需人数$n=\frac{12840\ \mathrm{N}}{588\ \mathrm{N}}≈21.8$，人数需取整数，故至少需要22人。
【答案】
(1) 省力；(2) 2450 J；(3) 22人
【知识点】
杠杆平衡条件、功的计算、重力计算
【点评】
本题以古代搬运巨石的场景为载体，将物理知识与实际应用结合，考查学生对杠杆平衡、功和重力计算的掌握，需要从实际装置中抽象出物理模型，难度适中，侧重知识的应用能力。
【难度系数】
0.5
