Question

如图是某同学斜拉旅行箱站立时的简化模型．箱内物品有轻有重，较重物品是放在箱的上部还是下部省力呢？请根据你的设想，画出它的动力臂L_l和阻力臂L₂．（忽略箱体和轻物品的重力，用实心黑点表示较重物品）；
图中有条形磁铁M，小磁针和电磁铁，虚线表示条形磁铁与电磁铁间的磁感线大致形状．请在图中用“N“和“S“符号标明条形磁铁M和小磁针的磁极．

Answer 1

【答案】分析：（1）力臂的画法：过支点作垂直于力的作用线的垂线段．先确定支点、动力和阻力，然后根据力臂的画法画出动力臂和阻力臂．
（2）根据安培定则可以确定电磁铁的N、S极，然后利用磁感线的特点和磁极间的相互作用即可确定永磁体的N、S极和小磁针的磁极．
解答：解：（1）如图可知，支点、动力的作用点及方向是确定的，所以动力臂的大小是一定的．又因为阻力一定，根据杠杆的平衡条件，阻力臂越小越省力，所以较重物品放在旅行箱的下部时，阻力臂较小，更省力．
支点为轮子的中心，过物体重心作向下的重力（即阻力），过手与杠杆的接触处作沿胳膊方向斜向上的力（即动力），然后过支点作垂直于拉力作用线的垂线段（即动力臂L₁），过支点作垂直于物体重力作用线的垂线段（即阻力臂L₂）．如下图所示：
（2）根据图示的线圈绕向和电流从左端流入，右端流出，结合安培定则从而可以确定电磁铁的右端为S极，左端为N极．
因为同名磁极相互排斥，因此小磁针右端为S极，左端为N极；
在磁体的周围，磁感线从磁体的N极流向S极，所以永磁体甲的右端为S极；根据磁感线的形状可知，两者相斥，是同名磁极，所以永磁体的左端为S极；如下图所示：

点评：（1）本题考查杠杆五要素和力臂画法的掌握情况．
（2）利用安培定则来确定电磁铁的N、S极是解决此题的突破口．