Question

9．如圖所示，天平左盤中有一個(gè)木質(zhì)框架，框架的上部固定著一個(gè)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(dāng)?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(yùn)動(dòng)的過程中，天平是什么狀態(tài)？
（2）B被A吸住不動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，顯然是向上作加速運(yùn)動(dòng)，會導(dǎo)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(dāng)鐵塊離開盤而又還未到達(dá)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(shí)鐵塊壓左盤的力還大，故左盤將下沉．
（2）B被A吸住不動(dòng)時(shí)，A與B處于平衡狀態(tài)，所以天平將靜止不動(dòng)．
（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(yùn)動(dòng)，托盤的支持力等于A的重力和框的重力的和，小于開始時(shí)的重力，所以天平的左側(cè)將向上運(yùn)動(dòng)．
答：（1）在B向上運(yùn)動(dòng)的過程中，天平左盤將下沉；
（2）B被A吸住不動(dòng)時(shí)，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(diǎn)評 導(dǎo)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可進(jìn)一步推斷出其整體壓力與重力的關(guān)系．