Question

如圖所示是一種手控制動器，a是一個轉動著的輪子，b是摩擦制動片，c是杠桿，O是其固定轉動軸．手在A點施加一個作用力F時，b將壓緊輪子，使輪子制動．若使輪子制動所需的力矩是一定的，則下列說法正確的是（　　）

A．輪a逆時針轉動時，所需的力F較小

B．輪a順時針轉動時，所需的力F較小

C．無論逆時針還是順時針轉動，所需的力F相同

D．無法比較F的大小

Answer 1

分析：輪子a逆時針轉動與順時針轉動時，對b的摩擦力的方向不同所以摩擦力產生的力矩的方向也不同，兩種情況下的力矩方程就不同．分別寫出兩種情況下的力矩平衡方程，即可知道哪一種情況下的力大一些．

解答：解：輪子制動需要的力矩是一定的，所以b對輪子的壓力大小是一定的，所以無論輪子a逆時針轉動還是順時針轉動，制動所需的摩擦力f大小相同；
選取O點為轉軸，A向后拉時的力矩沿順時針方向；輪子順時針轉動時，輪子對b的摩擦力方向向下，對轉軸O產生逆時針方向的力矩；輪子逆時針轉動時，輪子對b的摩擦力方向向上，對轉軸O產生順時針方向的力矩；a對b的支持力產生的力矩始終沿逆時針方向．
輪子順時針轉動時，M_F=M_N+M_f
輪子逆時針轉動時，M_F+M_f=M_N
比較以上兩式，可得在輪子制動需要的力矩M_N是一定的條件下，輪子逆時針轉動時，制動所需的力矩小，所以制動所需的力F也小．故A正確，BCD錯誤．
故選：A

點評：本題考查力矩平衡條件的應用，但重點注意摩擦力的力矩的方向，由于摩擦力的方向不同，使輪子對B桿產生的壓力也就不同．