Question

9．如图所示，天平左盘中有一个木质框架，框架的上部固定着一个电磁铁A，框架的下面有一块小铁片B，天平的右盘放上适当的砝码，使天平处于平衡状态．现用遥控的方法使电磁铁A的电路接通，铁片B将被A吸上去．试分析回答下列问题：
（1）在B向上运动的过程中，天平是什么状态？
（2）B被A吸住不动时，天平是什么状态？
（3）用遥控器切断A的电路，在B下落过程中，天平是什么状态？

Answer 1

分析 从图中可以看出，电磁铁与铁块A都在天平的左盘中，天平是否平衡取决于它们整体对天平左盘的压力是否改变．通过对铁块A的运动状态的分析，结合超重现象或失重现象的产生，可判断AB整体对于天平左盘压力的变化．

解答 解：（1）电磁铁通电后，铁块由原先静止到向上运动，显然是向上作加速运动，会导致超重现象．因而可知铁块受到的向上的电磁力F必然大于铁块的重力G．当铁块离开盘而又还未到达电磁铁的过程中，虽然铁块对盘的压力没有了，但由牛顿第三定律可知，铁块对电磁铁有向下的吸引力，该吸引力大于铁块B的重力，因此通过左盘电磁铁支架向下压左盘的力比电磁铁未通电时铁块压左盘的力还大，故左盘将下沉．
（2）B被A吸住不动时，A与B处于平衡状态，所以天平将静止不动．
（3）用遥控器切断A的电路，在B下落过程中，B向下做自由落体运动，托盘的支持力等于A的重力和框的重力的和，小于开始时的重力，所以天平的左侧将向上运动．
答：（1）在B向上运动的过程中，天平左盘将下沉；
（2）B被A吸住不动时，天平处于平衡状态；
（3）用遥控器切断A的电路，在B下落过程中，天平左盘将上升．

点评 导致天平失衡的因素是要是由于电磁铁与铁块之间的相互作用力，通过判断铁块的运动状态，可进一步推断出其整体压力与重力的关系．