Question

3．如圖所示，木塊m放在薄板AB上（B端光滑鉸鏈連接），開(kāi)始θ=0，現(xiàn)在A端用一個(gè)豎直向上的力F使板繞B端逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，在m相對(duì)AB保持靜止的過(guò)程中（　　）

• A． F大小保持不變
• B． 相對(duì)B端順時(shí)針的力矩之和保持不變
• C． F的力矩先減小再增大
• D． 各力相對(duì)B端的力矩都保持不變

Answer 1

分析 對(duì)m受力分析，受到重力、支持力和靜摩擦力，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列式求解；再對(duì)整體運(yùn)用力矩平衡條件分析即可求解．

解答 解：木塊m受重力、支持力和靜摩擦力，如圖
其中支持力和靜摩擦力．根據(jù)平衡條件得：
支持力N=mgcosθ…①
靜摩擦力f=mgsinθ…②
由圖看出，f通過(guò)轉(zhuǎn)軸B，力臂為零，其力矩M_f=0，說(shuō)明板繞B端逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，摩擦力的力矩保持不變；
m到B的距離為l，則支持力的力臂等于l，其力矩為M_N=Nl，θ增大，由①式知，N減小，則M_N減�。�
對(duì)木塊和木板整體而言，總重力要使板順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，拉力要使板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)力矩平衡條件，有
F•Lcosθ=Mg$\frac{L}{2}$cosθ+mglcosθ…③
其中：L為板長(zhǎng)
則F的力矩M_F=F•Lcosθ=Mg$\frac{L}{2}$cosθ+mglcosθ，可見(jiàn)，隨著θ的增大，cosθ減小，Mg$\frac{L}{2}$cosθ+mglcosθ減小，則M_F減小．
相對(duì)B端順時(shí)針的力矩之和為Mg$\frac{L}{2}$cosθ+mglcosθ，隨著θ的增大，cosθ減小，Mg$\frac{L}{2}$cosθ+mglcosθ減小，
由③解得：F=$\frac{1}{2}$Mg+$\frac{l}{L}$mg，F(xiàn)與角度θ無(wú)關(guān)，故A正確；BCD錯(cuò)誤；
故選：A．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵對(duì)m受力分析，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列式進(jìn)行分析；在對(duì)M與m整體運(yùn)用力矩平衡條件列式進(jìn)行分析，注意力矩的表達(dá)式要注意正確表示，明確摩擦力的力矩為零．