超重和失重練習試題(編輯修改稿)
2025-04-22 04:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 一個量程足夠大的臺秤，他將重物放在臺秤上．電梯從第1層開始啟動，一直運動到第23層停止．在這個過程中，他記錄了臺秤在不同時段內(nèi)的讀數(shù)如下表所示．時間/s臺秤示數(shù)/N電梯啟動前0～～～根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，求：（1）電梯在最初加速階段和最后減速階段的加速度大小；（2）電梯在中間階段上升的速度大??；（3）該樓房平均每層樓的高度．1太空是一個微重力、高真空、強輻射的環(huán)境，人類可以利用這樣的天然實驗室制造出沒有內(nèi)部缺陷的晶體，生產(chǎn)出能承受強大拉力的細如蠶絲的金屬絲．假如未來的某天你乘坐飛船進行“微重力的體驗”行動，飛船由6 000 m的高空靜止下落，可以獲得持續(xù)的25 s之久的失重狀態(tài)，你在這段時間里可以進行關于微重力影響的實驗．，重力加速度g取10 m/s2，試求：(1)飛船在失重狀態(tài)下的加速度大??；(2)飛船在微重力狀態(tài)中下落的距離．1北京歡樂谷游樂場天地雙雄是目前亞洲唯一的雙塔太空梭．它是能體驗強烈失重、超重感覺的娛樂設施，先把乘有十多人的座艙，送到76 m高的地方，讓座艙自由落下，當落到離地面28 m時制動系統(tǒng)開始啟動，座艙勻減速運動到地面時剛好停止．若某游客手中托著質量為1 kg的飲料瓶進行這個游戲， m/s2，問： (1)當座艙落到離地面高度為40 m的位置時，飲料瓶對手的作用力多大？(2)當座艙落到離地面高度為15 m的位置時，手要用多大的力才能托住飲料瓶？一位同學的家住在一座25層的高樓內(nèi)，他每天乘電梯上樓，隨著所學物理知識的增多，有一天他突然想到，能否用所學物理知識較為準確地測出這座樓的高度呢？在以后的一段時間內(nèi)他進行了多次實驗測量，步驟如下：經(jīng)過多次仔細觀察和反復測量，他發(fā)現(xiàn)電梯啟動后的運動速度符合如圖所示的規(guī)律，他就根據(jù)這一特點在電梯內(nèi)用臺秤、重物和停表測量這座樓房的高度．他將臺秤放在電梯內(nèi)，將重物放在臺秤的托盤上，電梯從第一層開始啟動，經(jīng)過不間斷的運行，最后停在最高層．在整個過程中，他記錄了臺秤中不同時間段內(nèi)的示數(shù)，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示．但由于0～，他沒有來得及將臺秤的示數(shù)記錄下來，假設在每個時間段內(nèi)臺秤的示數(shù)都是穩(wěn)定的，重力加速度g取10m/s2.時間/s臺秤示數(shù)/kg電梯啟動前0～～～(1)電梯在0～？(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)計算該樓房每一層的平均高度． 答 案【解析】 （1）由圖象可以看出升降機在0～2s內(nèi)向上做勻加速直線運動，由牛頓第二定律得F－mg=ma1解得 a1=2m/s2由運動學公式x1=a1，v=a1t1解得升降機在0～2s內(nèi)上升的高度x1= 4m，第2s末速度v=4m/s；在2～6s內(nèi)升降機做勻速運動x2=vt2=16m；在6～10s內(nèi)升降機做勻減速運動x3=vt3=8m.故升降機在10s內(nèi)上升的總高度H=x1+x2+x3=28m.（2）由于壓力傳感器示數(shù)為零，則木塊處于完全失重狀態(tài)，故升降機在該段時間內(nèi)做加速度大小為g的勻減速運動.解：（1）由圖象知，電梯先勻加速運動，再勻速運動，最后勻減速運動到停止，由表中數(shù)據(jù)可知，，，此時臺秤對物體的支持力為46N，由牛頓第二定律可求得電梯勻減速運動的加速度為a2==由于電梯勻加速運動的時間是它勻減速運動時間的一半，而速度變化量相同，故電梯勻加速運動的加速度是它勻減速運動加速度的2倍，即a1=2a2=由牛頓第二定律得F1mg=ma1F1=m（g+a1）=（10+）N=58N即電梯在0～（2）電梯勻速運動的速度為v=a1t1=則電梯上升的總位移為x=（t1+t3）+vt2=9+10=（m）則每層樓高為h=m=剪斷細線后，小球加速上升，對小球由牛頓第二定律得ΣF=ρVgmg=ma①小球上升時，小球上方的水也以相同大小的加速度a加速向下流動以填補小球原來占據(jù)的空間，那么其水的質量為m′=ρV= ②對容器整體，同理可得臺秤對容器的支持力F=40+ma+m′a
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