如图所示,长2m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动,一拉力--位移传感器竖直作用在杆上,并能使杆始终保持水平平衡.该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图所示.据图可知金属杆重及拉力最小值分别是( )
A.5N 5N B.10N 5N
C.8N 4N D.16N 8N
解析:设其阻力等于重力,大小为G,由于杠杆在水平方向始终平衡,所以其阻力臂为杆长的一半;动力F及其力臂为x.根据杠杆的平衡条件得
Fx=G×
1
L=G×
×2m=1m×G
2
即:Fx=1m×G
从图中可以看出,当x=0.2m时,F=40N。将其代入上式得:
G=
Fx
=
40N×0.2m
=8N
4m
1m
可见,在任何其它位置时,都有
Fx=8N×1m=8N·m
x取最大值时,F最小。所以
Fmin=
8N·m
=4N
xmax
2m
显然选项C正确。
答案:C
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