Question

9．如圖所示，天平左盤中有一個木質(zhì)框架，框架的上部固定著一個電磁鐵A，框架的下面有一塊小鐵片B，天平的右盤放上適當?shù)捻来a，使天平處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)用遙控的方法使電磁鐵A的電路接通，鐵片B將被A吸上去．試分析回答下列問題：
（1）在B向上運動的過程中，天平是什么狀態(tài)？
（2）B被A吸住不動時，天平是什么狀態(tài)？
（3）用遙控器切斷A的電路，在B下落過程中，天平是什么狀態(tài)？

Answer 1

分析 從圖中可以看出，電磁鐵與鐵塊A都在天平的左盤中，天平是否平衡取決于它們整體對天平左盤的壓力是否改變．通過對鐵塊A的運動狀態(tài)的分析，結(jié)合超重現(xiàn)象或失重現(xiàn)象的產(chǎn)生，可判斷AB整體對于天平左盤壓力的變化．

解答 解：（1）電磁鐵通電后，鐵塊由原先靜止到向上運動，顯然是向上作加速運動，會導致超重現(xiàn)象．因而可知鐵塊受到的向上的電磁力F必然大于鐵塊的重力G．當鐵塊離開盤而又還未到達電磁鐵的過程中，雖然鐵塊對盤的壓力沒有了，但由牛頓第三定律可知，鐵塊對電磁鐵有向下的吸引力，該吸引力大于鐵塊B的重力，因此通過左盤電磁鐵支架向下壓左盤的力比電磁鐵未通電時鐵塊壓左盤的力還大，故左盤將下沉．
（2）B被A吸住不動時，A與B處于平衡狀態(tài)，所以天平將靜止不動．
（3）用遙控器切斷A的電路，在B下落過程中，B向下做自由落體運動，托盤的支持力等于A的重力和框的重力的和，小于開始時的重力，所以天平的左側(cè)將向上運動．
答：（1）在B向上運動的過程中，天平左盤將下沉；
（2）B被A吸住不動時，天平處于平衡狀態(tài)；
（3）用遙控器切斷A的電路，在B下落過程中，天平左盤將上升．

點評 導致天平失衡的因素是要是由于電磁鐵與鐵塊之間的相互作用力，通過判斷鐵塊的運動狀態(tài)，可進一步推斷出其整體壓力與重力的關系．