2 如图所示为小华制作的斜拉索大桥模型,她用质地分布均匀的木条 $OA$ 做桥面,立柱 $GH$ 做桥塔,$OA$ 可绕 $O$ 点转动,$A$ 端用细线与 $GH$ 上的 $B$ 点相连。若保持桥面水平,将细线一端的固定点由$B$ 点改至 $C$ 点,则细线对 $OA$ 的拉力 $F$ 将(
C
)

A.增大
B.不变
C.减小
D.无法确定
解析:
【分析】
这是一道杠杆动态变化的应用题,解题思路如下:
1. 首先确定杠杆的支点为O点,明确不变量:质地均匀的木条OA重力是阻力,OA始终保持水平,因此阻力的大小、阻力臂的长度都固定不变。
2. 再分析变量:当细线固定点从B改到C时,细线与水平OA的夹角会变大,从支点O向拉力的作用线作垂线得到的拉力动力臂也会随之增大。
3. 最后结合杠杆平衡条件推导:阻力和阻力臂的乘积是定值,动力臂变大,对应的动力拉力F就会变小。
【解析】
将木条OA视为绕O点转动的杠杆:
1. 确定支点、阻力相关量:支点为O,杠杆的阻力是均匀木条OA的重力G,OA保持水平,因此阻力G大小不变,支点O到重力作用线的阻力臂$L_G$也保持不变。
2. 分析动力臂变化:拉力F沿细线方向作用在A点,当细线固定点从B移动到C时,细线与水平方向的夹角θ增大,拉力的动力臂$L_F = OA · \sinθ$,θ增大则$\sinθ$增大,因此动力臂$L_F$变大。
3. 代入杠杆平衡条件:根据$F · L_F = G · L_G$,由于$G · L_G$为定值,$L_F$增大,因此拉力F减小。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件,力臂判断
【点评】
本题属于杠杆动态分析的基础题型,核心逻辑是先锁定不变的阻力和阻力臂,再判断动力臂的变化趋势,最终推导动力的变化,易错点是误将支点到拉力作用点的连线当作力臂,要牢记力臂是支点到力的作用线的垂直距离。
【难度系数】
0.7