如图所示,质量m=2.0kg的小铁块静止于水平导轨AB的A端,导轨及支架ABCD总质量M=4.0kg,形状及尺寸已在图中注明,该支架只可以绕着过D点的转动轴在图示竖直平面内转动.为简便起见,可将导轨及支架ABCD所受的重力看作集中作用于图中的O点.现用一沿导轨的拉力F通过细线拉铁块,假定铁块起动后立即以0.1m/s的速度匀速运动,此时拉力F=10N.
(1)铁块运动时所受摩擦力多大?
(2)铁块对导轨的摩擦力的力臂多大?
(3)从铁块运动时起,导轨(及支架)能保持静止的最长时间是多少?(g=10N/kg)
解:(1)铁块起动后匀速运动,此时拉力就等于铁块运动时所受摩擦力,
用f表示铁块所受摩擦力,f=F=10N.
(2)铁块对导轨的摩擦力作用线沿着导轨AB,所求力臂即为D到AB的距离.用L表示该力臂,L=0.8m.
(3)设当铁块运动到E点时,支架刚好开始转动,此时过E点的竖直线在D点右侧,距D点为x,根据杠杆平衡条件及已知条件:4.0×10×0.1=2.0×10x+10×0.8(只要意义正确,其他形式也同样给分)
得x=-0.2m,s=5s
答:(1)铁块运动时所受摩擦力为10N;
(2)铁块对导轨的摩擦力的力臂为0.8m;
(3)从铁块运动时起,导轨(及支架)能保持静止的最长时间是5s.
(1)由题意知:铁块起动后立即以0.1m/s的速度匀速运动,此时拉力就等于铁块运动时所受摩擦力;
(2)铁块对导轨的摩擦力作用线沿着导轨AB,所求力臂即为力的作用点D到AB的距离;
(3)设当铁块运动到E点时,支架刚好开始转动,此时过E点的竖直线在D点右侧,距D点为x,根据杠杆平衡条件及已知条即可求得的.
点评:此题考查的知识点较多,由二力平衡条件的应用、速度的计算,杠杆平衡条件等一系列知识点,此题将这些知识点综合起来,提高了学生用物理知识和规律解决问题的能力,因此是一道好题.
高考物理16大解题技巧:特别注意把“关键词”“关键字眼”都勾画出来,这既可以增加审题的速度和准确度又可以避免审题出错。审题时一定要与题给的图像结合并且要在草纸上画出大致过程或状态;当具体的物理情景非常清晰,分析思路非常明确时,再在试卷上下笔。此时的慢审题,反而增加做题的速度和准确率。