11 如图所示是小明在学校运动会开幕式上竖直举着班牌匀速前进时的情形,将班牌视为杠杆。已知$AB=40\ \mathrm{cm},BC=20\ \mathrm{cm}$,班牌受到作用在A点的水平向左的空气阻力为$10\ \mathrm{N}$。若以B点作为支点,手对C点施加的动力为
20
N,这个力的方向是水平
向左
(向左/向右)的,若要用更小的力保持班牌平衡,可以适当
增大
(增大/减小)$BC$之间的距离。

解析:
【分析】
本题考查杠杆平衡条件的应用,解题时需先确定支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂,再利用杠杆平衡公式计算,同时根据阻力的转动方向判断动力方向,最后结合公式分析减小动力的方法。
【解析】
以B点为支点,根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$:
1. 确定阻力与阻力臂:A点的空气阻力$F_{阻}=10\ \mathrm{N}$,阻力臂为AB的长度,即$L_{阻}=AB=40\ \mathrm{cm}$;
2. 确定动力臂:动力作用在C点,动力臂为BC的长度,即$L_{动}=BC=20\ \mathrm{cm}$;
3. 计算动力大小:由$F_{动} × L_{动}=F_{阻} × L_{阻}$,代入数据得$F_{动}=\frac{F_{阻} × L_{阻}}{L_{动}}=\frac{10\ \mathrm{N} × 40\ \mathrm{cm}}{20\ \mathrm{cm}}=20\ \mathrm{N}$;
4. 判断动力方向:A点向左的阻力会使班牌绕B点逆时针转动,为使班牌平衡,C点的动力需使班牌绕B点顺时针转动,因此动力方向为水平向左;
5. 分析减小动力的方法:由$F_{动}=\frac{F_{阻} × L_{阻}}{L_{动}}$可知,阻力和阻力臂不变时,增大动力臂(即增大BC之间的距离),可减小动力。
【答案】
20 向左 增大
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题是杠杆平衡条件的基础应用题,关键在于正确确定力臂和判断力的方向,难度适中,能较好考查学生对杠杆平衡条件的掌握情况。
【难度系数】
0.5