Question

如圖是某同學(xué)斜拉旅行箱站立時的簡化模型．箱內(nèi)物品有輕有重，較重物品是放在箱的上部還是下部省力呢？請根據(jù)你的設(shè)想，畫出它的動力臂L_l和阻力臂L₂．（忽略箱體和輕物品的重力，用實心黑點表示較重物品）；
圖中有條形磁鐵M，小磁針和電磁鐵，虛線表示條形磁鐵與電磁鐵間的磁感線大致形狀．請在圖中用“N“和“S“符號標明條形磁鐵M和小磁針的磁極．

Answer 1

【答案】分析：（1）力臂的畫法：過支點作垂直于力的作用線的垂線段．先確定支點、動力和阻力，然后根據(jù)力臂的畫法畫出動力臂和阻力臂．
（2）根據(jù)安培定則可以確定電磁鐵的N、S極，然后利用磁感線的特點和磁極間的相互作用即可確定永磁體的N、S極和小磁針的磁極．
解答：解：（1）如圖可知，支點、動力的作用點及方向是確定的，所以動力臂的大小是一定的．又因為阻力一定，根據(jù)杠桿的平衡條件，阻力臂越小越省力，所以較重物品放在旅行箱的下部時，阻力臂較小，更省力．
支點為輪子的中心，過物體重心作向下的重力（即阻力），過手與杠桿的接觸處作沿胳膊方向斜向上的力（即動力），然后過支點作垂直于拉力作用線的垂線段（即動力臂L₁），過支點作垂直于物體重力作用線的垂線段（即阻力臂L₂）．如下圖所示：
（2）根據(jù)圖示的線圈繞向和電流從左端流入，右端流出，結(jié)合安培定則從而可以確定電磁鐵的右端為S極，左端為N極．
因為同名磁極相互排斥，因此小磁針右端為S極，左端為N極；
在磁體的周圍，磁感線從磁體的N極流向S極，所以永磁體甲的右端為S極；根據(jù)磁感線的形狀可知，兩者相斥，是同名磁極，所以永磁體的左端為S極；如下圖所示：

點評：（1）本題考查杠桿五要素和力臂畫法的掌握情況．
（2）利用安培定則來確定電磁鐵的N、S極是解決此題的突破口．