题目内容

4.一质量为m=40kg的小孩电梯内的体重计上,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(g=10m/s2),以下说法正确的是(  )
A.0到6s内小孩做匀变速直线运动
B.0到2s内小孩对电梯的压力不等于电梯对小孩的作用力
C.0到6s内电梯上升的高度为19m
D.由于图中纵坐标不是从零开始,所以无法计算0到6s内电梯上升的高度

分析 从图象可以看出,小孩的受力情况在变化,不可能做匀变速直线运动,作用力和反作用力大小始终相等,对小孩受力分析,受重力和支持力,体重计示数等于支持力大小,求出各段时间内(加速、匀速、减速)物体的加速度,结合运动学规律求上升的总高度.

解答 解:A、从图象可以看出,小孩的受力情况在变化,不可能做匀变速直线运动,故A错误;
B、小孩对电梯的压力和电梯对小孩的作用力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,故B错误;
C、在0-2s内,电梯做匀加速运动,加速度为:a1=$\frac{{F}_{1}-mg}{m}=\frac{480-400}{40}=2$m/s2
上升高度为 h1=$\frac{1}{2}$a1t12=4m
2s末速度为:v=a1t1=4m/s
在中间3s内,电梯加速度为0,做匀速运动,上升高度为:h2=vt2=12m
最后1s内做匀减速运动,加速度为:a2=$\frac{{F}_{3}-mg}{m}$=-2m/s2,
上升高度为:h3=$v{t}_{3}+\frac{1}{2}{a}_{2}{{t}_{3}}^{2}=4-\frac{1}{2}×2×1=3m$
故在这段时间内上升高度为:h=h1+h2+h3=4+12+3m=19m,故C正确,D错误.
故选:C

点评 本题要能从图象中看出力的变化规律,受力分析后得出物体的运动规律,结合运动学公式求解,必要时可以画出运动草图.

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