如圖所示,質量m=2.0kg的小鐵塊靜止于水平導軌AB的A端,導軌及支架ABCD總質量M=4.0kg,形狀及尺寸已在圖中注明,該支架只可以繞著過D點的轉動軸在圖示豎直平面內轉動.為簡便起見,可將導軌及支架ABCD所受的重力看作集中作用于圖中的O點.現用一沿導軌的拉力F通過細線拉鐵塊,假定鐵塊起動后立即以0.1m/s的速度勻速運動,此時拉力F=10N.
(1)鐵塊運動時所受摩擦力多大?
(2)鐵塊對導軌的摩擦力的力臂多大?
(3)從鐵塊運動時起,導軌(及支架)能保持靜止的最長時間是多少?(g=10N/kg)
解:(1)鐵塊起動后勻速運動,此時拉力就等于鐵塊運動時所受摩擦力,
用f表示鐵塊所受摩擦力,f=F=10N.
(2)鐵塊對導軌的摩擦力作用線沿著導軌AB,所求力臂即為D到AB的距離.用L表示該力臂,L=0.8m.
(3)設當鐵塊運動到E點時,支架剛好開始轉動,此時過E點的豎直線在D點右側,距D點為x,根據杠桿平衡條件及已知條件:4.0×10×0.1=2.0×10x+10×0.8(只要意義正確,其他形式也同樣給分)
得x=-0.2m,s=5s
答:(1)鐵塊運動時所受摩擦力為10N;
(2)鐵塊對導軌的摩擦力的力臂為0.8m;
(3)從鐵塊運動時起,導軌(及支架)能保持靜止的最長時間是5s.
(1)由題意知:鐵塊起動后立即以0.1m/s的速度勻速運動,此時拉力就等于鐵塊運動時所受摩擦力;
(2)鐵塊對導軌的摩擦力作用線沿著導軌AB,所求力臂即為力的作用點D到AB的距離;
(3)設當鐵塊運動到E點時,支架剛好開始轉動,此時過E點的豎直線在D點右側,距D點為x,根據杠桿平衡條件及已知條即可求得的.
點評:此題考查的知識點較多,由二力平衡條件的應用、速度的計算,杠桿平衡條件等一系列知識點,此題將這些知識點綜合起來,提高了學生用物理知識和規律解決問題的能力,因此是一道好題.
高考物理16大解題技巧:特別注意把“關鍵詞”“關鍵字眼”都勾畫出來,這既可以增加審題的速度和準確度又可以避免審題出錯。審題時一定要與題給的圖像結合并且要在草紙上畫出大致過程或狀態;當具體的物理情景非常清晰,分析思路非常明確時,再在試卷上下筆。此時的慢審題,反而增加做題的速度和準確率。