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13.电梯中有一桶水,水中浮一木块.当电梯作向上或向下加速运动时,关于物体浸入水中的深度下列说法,正确的是(  )
A.向上加速运动,物体浸入水中的深度变大
B.向上加速运动,物体浸入水中的深度变小
C.向下加速运动,物体浸入水中的深度不变
D.向下加速运动,物体浸入水中的深度变小

分析 根据牛顿第二定律分析物体受到的支持力与重力的关系,当支持力大于物体的重力时,物体处于超重状态;当支持力小于物体的重力时,物体处于失重状态.

解答 解:当电梯静止时,木块受到的浮力与重力大小相等,所以木块的质量与排开水的质量是相等的.
当电梯向上加速或向下加速时,水与木块都处于超重状态(或失重状态),设它们的加速度方向向上,大小为a,则对木块:F浮力-mg=ma
若换成等质量的水,则该部分的水与其他部分的水一起参与超重状态,其位置并不会发生变化,所以木块的位置变化发生变化.
同理,若木块的加速度的方向向下,木块的位置同样不变,浸入水中的深度不变.
故选:C

点评 判断物体处于超重还是失重状态的问题,实质是牛顿运动定律的具体应用,可在理解的基础上记住产生的条件:当加速度方向向上时,产生超重现象;当加速度方向向下时,产生失重现象.

练习册系列答案
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2.某研究性学习小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关系.实验室提供如下器材:
A.表面光滑的长木板(长度为L);B.小车;C.质量为m的钩码若干个;D.方木块(备用于垫木板);E.米尺;F.秒表.
(1)实验过程:
第一步,在保持斜面倾角不变时,探究加速度与质量的关系.实验中,通过向小车放入钩码来改变物体的质量,只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用的时间t,就可以由公式a=$\frac{2L}{{t}^{2}}$求出a,某同学记录了数据如下表所示:
质量
时间
t次数
MM+mM+2m
11.421.411.42
21.401.421.39
31.411.381.42
根据以上信息,我们发现,在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间不改变(填“改变”或“不改变”),经过分析得出加速度和质量的关系为无关.
第二步,在物体质量不变时,探究加速度与倾角的关系.实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板倾角,由于没有量角器,因此通过测量出木板顶端到水平面高度h,求出倾角α的正弦值sinα=$\frac{h}{L}$.某同学记录了高度h和加速度a的对应值如表:
L(m)1.00
h(m)0.100.200.300.400.50
sinα=$\frac{h}{L}$0.100.200.300.400.50
a(m/s20.971.9502.9253.9104.900
请先在如图所示的坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图,然后根据所作的图线求出当地的重力加速度g=9.80m/s2.进一步分析可知,光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为a=gsinα.
(2)该探究小组所采用的探究方法是控制变量法.

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