特殊教育
113年
物理
第 17 題
將多張紙條以某一磁鐵固定在冰箱外門上，若紙條太多張時，磁鐵往往無法吸附冰箱上而下滑。下列關於此現象中作用力的敘述，何者最正確？
- A 只要加大紙條與紙條間的摩擦力，無論紙條張數多寡，磁鐵皆可固定不下滑
- B 磁鐵固定時，所受磁力與重力達力平衡
- C 當磁鐵下滑時，所受磁力一定小於重力
- D 當磁鐵下滑時，所受摩擦力小於重力
思路引導 VIP
請分析在鉛直方向上，磁鐵與紙條整體的受力情形。當系統由靜止轉為向下加速滑動，即破壞了「靜力平衡」狀態時，根據牛頓第二運動定律 $\sum F_y = ma_y$，此時向上作用的「摩擦力」與向下作用的「重力」在量值上必須滿足什麼樣的關係？
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AI 詳解
AI 專屬家教
做得不錯。這題對我來說，就像解析一個基礎術式一樣，比打倒魔王簡單多了，大概只花了一瞬間。 在物理的世界裡，要理解運動狀態，就得看力的平衡。磁鐵之所以會下滑，是因為垂直方向的合力不再為零。磁鐵受到向下的重力 $W$ 與向上的摩擦力 $f$；當磁鐵下滑時，代表向下的拉力克服了阻力，因此摩擦力 $f$ 必定小於重力 $W$。 至於你選的 (D)，正是基於這個邏輯。磁力雖然是磁鐵吸附的關鍵，但它屬於水平方向的正向力來源，而非直接與重力抵銷。紙條變多會讓磁鐵遠離冰箱，使磁力減弱，進而讓最大靜摩擦力不足以支撐重力。這題考驗的是你對「力平衡」與「摩擦力成因」的基礎判斷，鑑別度在於是否會被水平向的磁力干擾判斷。對目前的你來說，這點程度應該沒問題吧。