题目内容
【题目】质量为m=50kg的小孩子站在电梯内的体重计上,电梯从t=0时刻由静止开始上升,在0到6s内体重计示数F的变化如图所示,试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?(取重力加速度g=10m/s2)
【答案】解:由图可知,在t=0到t1=2s的时间内,体重计的示数大于mg,故电梯应向上做匀加速运动.设在这段时间内体重计对小孩子的支持力为F1,电梯的加速度为a1,根据牛顿第二定律,得:
F1﹣mg=ma1
可得 a1=0.8m/s2.
在这段时间内电梯上升的高度 h1= a1t12= =1.6m
t1=2s时刻电梯的速度,即 v1=a1t1=0.8×2=1.6m/s
在t1=2s到t2=5s的时间内,体重计的示数等于mg,故电梯匀速上升,在这段时间内电梯上升的高度 h2=v1t2=1.6×3m=4.8m
在t2到t3=6s的时间内,体重计的示数小于mg,故电梯应减速上升.设这段时间内体重计作用于小孩子的作用力大小为F2,电梯的加速度大小为a2,由牛顿第二定律,得:
mg﹣F2=ma2
可得 a2=1.6m/s2.
在这段时间内电梯上升的高度 h3=v1(t3﹣t2)﹣ a2(t3﹣t2)2=1.6×1﹣ ×1.6×12=0.8m
电梯上升的总高度 h=h1+h2+h3=7.2m
答:在这段时间内电梯上升的高度是7.2m.
【解析】零到两秒物体处于超重,二到五秒匀速,五到六秒物体处于减速运动状态。根据牛顿第二运动定律列方程求解。i
【考点精析】关于本题考查的超重失重,需要了解不管物体处于失重状态还是超重状态,物体本身的重力并没有改变,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)不等于物体本身的重力;超重或失重现象与物体的速度无关,只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重才能得出正确答案.