题目内容

17.一个巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重,一个可乘十多个人的环形座舱套在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由落下,落到一定位置时,制动系统启动,到地面时刚好停止,已知座舱开始下落时的高度为75m,当落到离地面30m的位置时开始制动,座舱均匀减速,座舱中质量m=50kg的游客在离地50m和15m时对座椅的压力分别为(g取10m/s2)(  )
A.500N    500NB.0   1000NC.0    1250ND.1000N   0

分析 座舱前一阶段做自由落体运动,后一个阶段做匀减速直线运动,自由下落时处于完全失重状态;由自由落体运动的规律求出下落45m时的速度,由运动学公式求出自由落体运动的末速度,即为匀减速运动的初速度,再由速度位移公式求匀减速运动的加速度,最后由牛顿第二定律求座椅对游客的支持力,从而得到游客对座椅的压力.

解答 解:游客在离地50m时正自由下落,处于完全失重状态,则游客对座椅的压力为0.
游客自由下落的末速度为:
v=$\sqrt{2gh}$=$\sqrt{2×10×(75-30)}$=30m/s
制动过程加速度大小为:
a=$\frac{{v}^{2}}{2x}$=$\frac{3{0}^{2}}{2×30}$=15m/s2.方向向上.
对游客,由牛顿第二定律得:F-mg=ma
得:F=1250N
由牛顿第二定律得:游客对座椅的压力为:F′=F=1250N
即游客在离地15m时对座椅的压力为1250N.
故选:C

点评 解决本题的关键要理清游客的运动情况,抓住两个过程之间的联系,如速度关系、位移关系,运用牛顿第二定律和运动学公式结合研究.也可以对整个过程,运用动能定理求解.

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