Question

5．小红在超市购物时，用10N的水平推力，推着购物车在水平地面上作匀速直线运动，突然她发现前面有障碍物，于是马上用15N的水平力向后拉小车，使车减速，在减速运动过程中，车所受的合力为25N；如图所示，当车的前轮遇到障碍物A时，小红向下按扶把，使车前轮向上翘起，这时购物车可视为杠杆，支点是C（写出字母），请画出小红所用的最小动力的力臂L．

Answer 1

分析 （1）物体做匀速直线运动时受平衡力的作用，由二力平衡的条件求出小车所受的阻力；在减速过程中分析出小车受到的力的方向，然后根据同一直线上二力的合成求出小车受到的合力；
（2）一根硬棒在力的作用下，若能绕某一固定点转动，这个固定点叫支点；首先应找到本题的支点在后轮的着地点；其次知道使购物车前轮向上翘起时，阻力为购物车的重力，阻力臂为支点到重力作用线的距离，阻力与阻力臂的乘积是定值，根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂，分析出动力臂最长时动力最小，所以要找最小的力，应该首先确定最长的力臂：支点到动力的作用点的距离为动力臂时力臂最长．

解答 解：（1）当用10N的水平推力，推着购物车在水平地面上做匀速直线运动，小车处于平衡状态，由平衡条件得：f=F₁=10N；
当她用F₂=15N的水平力向后拉小车时，在减速运动过程中，小车与地面间的接触面粗糙程度不变、小车对地面的压力不变，因此小车受到的摩擦力f=10N不变，方向水平向后，且与F₂在同一直线上，则小车受到的合力F=F₂+f=15N+10N=25N．
（2）当前轮遇到障碍物A时，小红向下按扶把，这时购物车可以被视为杠杆，购物车绕C点绕动，所以支点是C；从C到E点的距离为最长的力臂，然后做力臂的垂线，即为最小的力．如图所示：

故答案为：25；C．

点评 本题通过日常生活中的常见问题主要考查了二力平衡条件的运用和力的合成与应用，对小车减速时的受力分析是本题的易错点，应注意拉力与阻力的方向关系．此外，还考查杠杆平衡条件中最小力的确定，本题常见的错误是将动力画得竖直向下，没有细致分析此时的动力臂并不是最大，解决此类问题的关键点是：支点与动力作用点的距离为最长的动力臂．此题将所学的知识与实际生活相联系，很具有实际意义．