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(guò)D點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在圖中豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)用一個(gè)沿導(dǎo)軌的拉力F通過(guò)細(xì)線拉鐵塊,假定鐵塊起動(dòng)后立即以0.1m/s的速度沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)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(dòng)時(shí)起,導(dǎo)軌及支架能保持靜止的最長(zhǎng)時(shí)間是


  1. A.
    7s
  2. B.
    3s
  3. C.
    11s
  4. D.
    6s
B
分析:勻速拉動(dòng)時(shí),鐵塊所受的拉力與摩擦力是一對(duì)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(shí)鐵塊的重力就是支架此時(shí)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(shí)所受鐵塊的壓力的力臂,進(jìn)一步求出保持靜止的時(shí)間;
解答:作用在支架上的摩擦力f=F=10N.此時(shí)支架受到鐵塊對(duì)它的摩擦力和鐵塊對(duì)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(shí)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===0.4m,即此時(shí)鐵塊據(jù)支點(diǎn)D的距離是0.4m,所以鐵塊運(yùn)動(dòng)的距離是S=0.6m-(0.4m-0.1m)=0.3m;
故保持靜止的時(shí)間t===3s.
故選B.
點(diǎn)評(píng):此題考查的知識(shí)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(shí)點(diǎn),此題將這些知識(shí)點(diǎn)綜合起來(lái),提高了學(xué)生用物理知識(shí)和規(guī)律解決問(wèn)題的能力,因此是一道好題.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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