Question

17．如圖所示，質(zhì)量為2kg的小鐵塊靜止于水平導(dǎo)軌AB的A端（形狀及尺寸在圖中標(biāo)出），導(dǎo)軌AB及支架只可以繞著過D點(diǎn)的轉(zhuǎn)動軸在圖中豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動．現(xiàn)用一個沿導(dǎo)軌的拉力F通過細(xì)線拉鐵塊，假定鐵塊起動后立即以0.1m/s的速度沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動，此時拉力F為10N，（導(dǎo)軌及支架ABCD的質(zhì)量忽略不計(jì)，g=10N/kg），則從鐵塊運(yùn)動時起，導(dǎo)軌及支架能保持靜止的最長時間是3s．

Answer 1

分析 勻速拉動時，鐵塊所受的拉力與摩擦力是一對平衡力，鐵塊所受的摩擦力與導(dǎo)軌所受摩擦力是作用與反作用力，從而可知作用在支架上的摩擦力；由于鐵塊壓在支架上，故此時鐵塊的重力就是支架此時所受的壓力，根據(jù)杠桿的平衡條件可以求出導(dǎo)軌靜止時所受鐵塊的壓力的力臂，進(jìn)一步求出保持靜止的時間．

解答 解：鐵塊起動后沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動，則作用在支架上的摩擦力f=F=10N．此時支架受到鐵塊對它的摩擦力和鐵塊對它的壓力的作用，支架受到的壓力N=G₁=m₁g=2×10=20N．假設(shè)導(dǎo)軌靜止時所受鐵塊的壓力的力臂為L₁，所受摩擦力的力臂L₂=0.8m，根據(jù)杠桿平衡條件有：NL₁=fL₂；
L₁=$\frac{f{L}_{2}}{N}$=$\frac{10N×0.8m}{20N}$=0.4m，即此時鐵塊據(jù)支點(diǎn)D的距離是0.4m，所以鐵塊運(yùn)動的距離是s=0.6m-（0.4m-0.1m）=0.3m；
故保持靜止的時間t=$\frac{s}{v}$=$\frac{0.3m}{0.1m/s}$=3s．
故答案為：3．

點(diǎn)評 此題考查的知識點(diǎn)較多，由二力平衡條件的應(yīng)用、速度的計(jì)算，杠桿平衡條件等一系列知識點(diǎn)，此題將這些知識點(diǎn)綜合起來，提高了學(xué)生用物理知識和規(guī)律解決問題的能力，因此是一道好題．