Question

如圖所示，質量為2kg的小鐵塊靜止于水平導軌AB的A端（形狀及尺寸在圖中標出），導軌AB及支架只可以繞著過D點的轉動軸在圖中豎直平面內轉動．現用一個沿導軌的拉力F通過細線拉鐵塊，假定鐵塊起動后立即以0.1m/s的速度沿導軌勻速運動，此時拉力F為10N．（導軌及支架ABCD的質量忽略不計，g=10N/kg）．則從鐵塊運動時起，導軌及支架能保持靜止的最長時間是

1. A.
   7s
2. B.
   3s
3. C.
   11s
4. D.
   6s

Answer 1

B
分析：勻速拉動時，鐵塊所受的拉力與摩擦力是一對平衡力，鐵塊所受的摩擦力與導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，故此時鐵塊的重力就是支架此時所受的壓力，根據杠桿的平衡條件可以求出導軌靜止時所受鐵塊的壓力的力臂，進一步求出保持靜止的時間；
解答：作用在支架上的摩擦力f=F=10N．此時支架受到鐵塊對它的摩擦力和鐵塊對它的壓力的作用，支架受到的壓力N=G₁=m₁g=2×10=20N．假設導軌靜止時所受鐵塊的壓力的力臂為l₁，所受摩擦力的力臂l₂=0.8m，根據杠桿平衡條件有：Nl₁=fl₂；
l₁===0.4m，即此時鐵塊據支點D的距離是0.4m，所以鐵塊運動的距離是S=0.6m-（0.4m-0.1m）=0.3m；
故保持靜止的時間t===3s．
故選B．
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．