12.假期里,一位同學(xué)在廚房里幫助媽媽做菜,對(duì)菜刀發(fā)生了興趣.他發(fā)現(xiàn)菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一樣,刀刃前部的頂角小,后部的頂角大,如圖所示,他先后作出過幾個(gè)猜想,其中合理的是( 。
A.刀刃前部和后部厚薄不勻,不僅是為了打造方便,外形美觀,跟使用功能有關(guān)
B.在刀背上加上同樣的壓力時(shí),分開其他物體的力跟刀刃厚薄無關(guān)
C.在刀背上加上同樣的壓力時(shí),頂角越大,分開其他物體的力越大
D.在刀背上加上同樣的壓力時(shí),頂角越小,分開其他物體的力越大

分析 根據(jù)力的平行四邊形定則可知,相同的壓力下,頂角越小,分力越大;相同的頂角下,壓力越大,分力越大.

解答 解:把刀刃部分抽象后,可簡(jiǎn)化成一個(gè)等腰三角劈,設(shè)頂角為2θ,背寬為d,側(cè)面長(zhǎng)為l,如圖乙所示
當(dāng)在劈背施加壓力F后,產(chǎn)生垂直側(cè)面的兩個(gè)分力F1、F2,使用中依靠著這兩個(gè)分力分開被加工的其他物體.由對(duì)稱性知,這兩個(gè)分力大小相等(F1=F2),因此畫出力分解的平行四邊形,實(shí)為菱形,如圖丙所示.
在這個(gè)力的平行四邊形中,取其四分之一考慮(圖中陰影部分),根據(jù)它跟半個(gè)劈的直角三角形的相似關(guān)系,由關(guān)系式,得F1=F2
由此可見,刀背上加上一定的壓力F時(shí),側(cè)面分開其他物體的力跟頂角的大小有關(guān),頂角越小,sinθ的值越小,F(xiàn)1和F2越大.
但是,刀刃的頂角越小時(shí),刀刃的強(qiáng)度會(huì)減小,碰到較硬的物體刀刃會(huì)卷口甚至碎裂,實(shí)際制造過程中為了適應(yīng)加工不同物體的需要,所以做成前部較薄,后部較厚.使用時(shí),用前部切一些軟的物品(如魚、肉、蔬菜、水果等),用后部斬劈堅(jiān)硬的骨頭之類的物品,俗話說:“前切后劈”,指的就是這個(gè)意思.
故AD正確,BC錯(cuò)誤.
故選:AD

點(diǎn)評(píng) 考查力的平行四邊形定則,體現(xiàn)了控制變量法,同時(shí)學(xué)會(huì)用三角函數(shù)來表示力與力的關(guān)系.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A.μ=0.2,L=4mB.μ=0.2,L=5mC.μ=0.3,L=4mD.μ=0.3,L=5m

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B.通過線圈的電量之比為1:2
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