Question

（10分）兩個相同的條形磁鐵，放在平板AB上，磁鐵的N、S極如圖所示.開始時平板及磁鐵皆處于水平位置，且靜止不動.

 (i)現(xiàn)將AB突然豎直向下平移(磁鐵與平板間始終相互接觸)，并使之停在A′B′處，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個條形磁鐵碰在一起.

 (ii)如果將AB從原位置突然豎直向上平移，并使之停在A″B″位置處，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩條形磁鐵也碰在一起.試定性地解釋上述現(xiàn)象.

Answer 1

解析：

開始時，磁鐵靜止不動，表明每一條磁鐵受到另一條磁鐵的磁力與它受到板的靜摩擦力平衡。

 (i)從板突然豎直向下平移到停下，板和磁鐵的運(yùn)動經(jīng)歷了兩個階段。起初，板向下加速移動，板與磁鐵有脫離接觸的趨勢，磁鐵對板的正壓力減小，并跟隨板一起作加速度方向向下、速度向下的運(yùn)動.在這過程中，由于磁鐵對板的正壓力減小，最大靜摩擦力亦減小.向下的加速度愈大，磁鐵的正壓力愈小，最大靜摩擦力也愈小.當(dāng)板的加速度大到某一數(shù)值時，最大靜摩擦力減小到小于磁力，于是磁鐵沿著平板相向運(yùn)動并吸在一起.接著，磁鐵和板一起作加速度方向向上、速度向下的運(yùn)動，直到停在A′B′處.在這過程中，磁鐵對板的正壓力增大，最大靜摩擦力亦增大，因兩磁鐵已碰在一起，磁力、接觸處出現(xiàn)的彈力和可能存在的靜摩擦力總是平衡的，兩條磁鐵吸在一起的狀態(tài)不再改變.

 (ii)從板突然豎直向上平移到停下，板和磁鐵的運(yùn)動也經(jīng)歷兩個階.起初，板和磁鐵一起作加速度方向向上、速度向上的運(yùn)動，在這過程中，正壓力增大，最大靜摩擦力亦增大，作用于每個磁鐵的磁力與靜摩擦力始終保持平衡，磁鐵在水平方向不發(fā)生運(yùn)動.接著，磁鐵和板一起作加速度力減小，向下的加速度愈大，磁鐵的正壓力愈小，最大靜摩擦力也愈小.當(dāng)板的加速度大到某一數(shù)值時，最大靜摩擦力減小到小于磁力，于是磁鐵沿著平板相向運(yùn)動并吸在一起.

　　評分標(biāo)準(zhǔn)：(10分)

 (i)5分，(ii)5分。(必須正確說出兩條形磁鐵能吸引在一起的理由，才給這5分，否則不給分)。