题目内容
如图所示,一个箱子中放有一物体,已知静止时物理对下底面的压力等于物体的重力,且物体与箱子上表面刚好接触.现将箱子以初速度v0竖直向上抛出,已知箱子所受空气阻力与箱子运动的速率成正比,且运动过程中始终保持图示姿态.则下列说法正确的是
- A.上升过程中,物体对箱子的下底面有压力,且压力越来越小
- B.上升过程中,物体对箱子的上底面有压力,且压力越来越大
- C.下降过程中,物体对箱子的下底面有压力,且压力可能越来越大
- D.下降过程中,物体对箱子的上底面有压力,且压力可能越来越小
C
分析:先总体分析,把箱子和物体当成一个整体.上升过程中,空气阻力和重力都是向下的,由于速度降低,空气阻力降低,所以加速度是逐渐减小的,但始终大于g(重力始终存在),方向向下,这时再分析箱内的物体,要使物体有这样的加速度,除了本身的重力外,还要箱子的上表面给它一个力,由于力的作用是相互的,即物体对箱子的上表面有压力,且是越来越小的.
同理,在下降过程中,阻力的方向是向上的,随着速度的越来越快,阻力增加,表现为整体的加速度逐渐减小,小于g,方向向下,这是分析箱内的物体,必然受到箱子对其一个向上的力,即物体对箱子的下底面产生压力,且越来越大,才能使其加速度逐渐减小.
解答:对箱子和物体整体受力分析,如图所示:
由牛顿第二定律可知,Mg+kv=Ma,则a=g+
又整体向上做减速运动v减小,所以a减小;
再对物体单独受力分析:因a>g,所以物体受到箱子上底向下的弹力FN,
由牛顿第二定律可知,
mg+FN=ma,则FN=ma-mg,而a减小,则FN减小,所以上升过程中物体对箱子上底面有压力且压力越来越小;
同理,当箱子和物体加速下降时,物体对箱子下底面有压力且压力越来越大,当Mg=kv后,箱子匀速下降,此时物体对箱子下底面压力等于它的重力mg,故C正确.
故选C
点评:本题主要考查了牛顿第二定律的直接应用,注意整体法和隔离法在题目中的应用,难度适中.
分析:先总体分析,把箱子和物体当成一个整体.上升过程中,空气阻力和重力都是向下的,由于速度降低,空气阻力降低,所以加速度是逐渐减小的,但始终大于g(重力始终存在),方向向下,这时再分析箱内的物体,要使物体有这样的加速度,除了本身的重力外,还要箱子的上表面给它一个力,由于力的作用是相互的,即物体对箱子的上表面有压力,且是越来越小的.
同理,在下降过程中,阻力的方向是向上的,随着速度的越来越快,阻力增加,表现为整体的加速度逐渐减小,小于g,方向向下,这是分析箱内的物体,必然受到箱子对其一个向上的力,即物体对箱子的下底面产生压力,且越来越大,才能使其加速度逐渐减小.
解答:对箱子和物体整体受力分析,如图所示:
由牛顿第二定律可知,Mg+kv=Ma,则a=g+
又整体向上做减速运动v减小,所以a减小;
再对物体单独受力分析:因a>g,所以物体受到箱子上底向下的弹力FN,
由牛顿第二定律可知,
mg+FN=ma,则FN=ma-mg,而a减小,则FN减小,所以上升过程中物体对箱子上底面有压力且压力越来越小;
同理,当箱子和物体加速下降时,物体对箱子下底面有压力且压力越来越大,当Mg=kv后,箱子匀速下降,此时物体对箱子下底面压力等于它的重力mg,故C正确.
故选C
点评:本题主要考查了牛顿第二定律的直接应用,注意整体法和隔离法在题目中的应用,难度适中.
练习册系列答案
相关题目
如图所示,一个箱子内放置质量为m的物体,现让箱子以初速度为零从高空释放,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度成正比,在箱子下落过程中,下列说法正确的是( )
A、箱内物体对箱子底部始终没有压力 | B、箱内物体对箱子底部刚开始存在压力,但随着箱子下降,压力逐渐减小直到为零 | C、箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大 | D、箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时小 |