题目内容

15.如图所示,升降机的地板上放有重力为G的物体,它受升降机地板的支持力大小为F,它对升降机地板的压力大小为FN,下列说法正确的是(  )
A.不管升降机怎样运动,总有FN=F
B.当升降机自由下落时,F=0,G=0
C.当F>G时,升降机一定处于加速上升状态
D.当F>G时,物体超重,升降机的加速度一定向上

分析 (1)无论超重还是失重,都不改变物体的重力;
(2)支持力和压力是一对作用力和反作用力,在任何情况下都是相等的;
(3)通过支持力和重力的关系确定合力的方向,进而知道加速度的方向,从而判断升降机的运动状态.

解答 解:A、不管升降机怎样运动,由牛顿第三定律得知物体受升降机地板的支持力大小和它对升降机地板的压力大小相等,即FN=F,故A正确;
B、当升降机自由下落时,物体受到的重力提供物体向下的加速度,则有:G-F=mg,所以:F=0,
无论超重和失重,物体的重力是不变的,故重力仍是mg;故B错误;
CD、当F>G时,物体超重,由牛顿第二定律得,F-G=ma,即升降机的加速度方向向上,则升降机可能处于加速上升状态或减速下降状态,故C错误,D正确.
故选:AD.

点评 本题重点是考查超重和失重中物体的重力是不变的,对于超重、失重问题,关键是受力分析,运用牛顿第二定律进行判断.

练习册系列答案
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6.类比法经常用到科学研究中.科学家在探索未知领域的规律时,常常将在未知新领域实验中得到的测量结果和实验现象与已知的物理规律作类比,从而推测出未知领域可能存在的规律.然后再通过实验进行检验,以确定类比得到的结论是否正确.
经典物理告诉我们,若规定相距无穷远时引力势能为0,则两个质点间引力势能的表达式为EP=-G$\frac{{m}_{1}{m}_{2}}{r}$,其中G为引力常量,m1、m2为两个质点的质量,r为两个质点间的距离.
(1)把电荷之间相互作用的力及电势能与万有引力及引力势能作类比,我们可以联想到电荷之间相互作用的力及电势能的规律.在真空中有带电荷量分别为+q1和-q2的两个点电荷,若取它们相距无穷远时电势能为零,已知静电力常量为k,请写出当它们之间的距离为r时相互作用的电势能的表达式.
(2)科学家在研究顶夸克性质的过程中,发现了正反顶夸克之间的强相互作用势能也有与引力势能类似的规律,根据实验测定,正反顶夸克之间的强相互作用势能可表示为EP=-$\frac{A}{r}$,其中A是已知数值为正的常量,r为正反顶夸克间的距离.请根据上述信息,推测正反顶夸克之间强相互作用力大小的表达式(用A和r表示).
(3)如果正反顶夸克在彼此间相互作用下绕它们连线的中点做稳定的匀速圆周运动,若正反顶夸克系统做匀速圆周运动的周期比正反顶夸克本身的寿命小得多,则一对正反顶夸克可视为一个处于“束缚状态”的系统.已知正反顶夸克质量都是m(不考虑相对论效应),根据玻尔理论,如果正反顶夸克粒子系统处于束缚态,正反顶夸克粒子系统必须像氢原子一样满足的量子化条件为:mvnrn=n$\frac{h}{2π}$,n=1,2,3…
式中n称为量子数,可取整数值1,2,3,…,h为普朗克常量,rn为系统处于量子数为n的状态时正反顶夸克之间的距离,vn是系统处于该状态时正反顶夸克做圆周运动的速率.
若实验测得正反顶夸克的寿命为τ=0.40×10-24s,并且已知组合常数$\frac{{h}^{3}}{{A}^{2}m}$=3.6×10-23s,其中A为(2)中的常数.根据已知条件在以上模型中通过计算判断,正反顶夸克能否构成一个处在束缚状态的系统?

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