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匀变速直线运动规律的应用
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一同学想研究电梯上升过程的运动规律.某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为5kg的重物和一套便携式DIS实验系统,重物悬挂在力传感器上.电梯从第一层开始启动,中间不间断一直到
网友投稿 2022-08-19 00:00:00 零零社区
◎ 题目
一同学想研究电梯上升过程的运动规律.某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为5kg的重物和一套便携式DIS实验系统,重物悬挂在力传感器上.电梯从第一层开始启动,中间不间断一直到最高层停止.在这个过程中,显示器上显示出的力随时间变化的关系如图所示.取重力加速度g=10m/s
2
,根据图象中的数据,求:
(1)电梯在加速阶段的加速度a
1
与减速阶段a
2
的加速度的大小;
(2)电梯在3.0~13.0s内的速度u
1
的大小与电梯在19.0s内上升的高度H.
◎ 答案
(1)电梯上升可分为三个阶段,加速上升、匀速运动、减速上升,由图可知,电梯在0-3s内匀加速速上升,3-13s内匀速上升,13-19s内匀减速上升.
由图知,电梯在加速上升时对重物的拉力F
1
=58N,电梯在减速上升时对重物的拉力F
2
=46N,根据牛顿第二定律有砝码产生加速度F
1
-mg=ma
1
,F
2
-mg=ma
2
,
代入数据解得 a
1
=1.6m/s
2
,a
2
=-0.8m/s
2
负号表示加速度的方向与拉力方向相反,大小为0.8m/s
2
.
(2)物体匀加速运动3s后做匀速运动,匀速运动的速度为匀加速运动的末速度,故
3s末的速度v=a
1
t
1
=1.6×3m/s=4.8m/s
(3)电梯匀加速速上升的距离h
1
=
1
2
a
1
t
21
=7.2m
电梯匀速上升的距离h
2
=vt
2
=4.8×10m=48m
电梯匀减速上升的距离h
3
=vt
2
+
1
2
a
2
t
22
=14.4m
所以电梯在19s内上升的高度H=h
1
+h
2
+h
3
=69.6m
答:
(1)电梯在最初加速阶段的加速度a
1
大小为1.6m/s
2
与最后减速阶段的加速度a
2
的大小为0.8m/s
2
;
(2)电梯在3.0~13.0s时段内的速度v的大小为4.8m/s;
(3)电梯在19.0s内上升的高度H为69.6m.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“一同学想研究电梯上升过程的运动规律.某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为5kg的重物和一套便携式DIS实验系统,重物悬挂在力传感器上.电梯从第一层开始启动,中间不间断一直到…”主要考查了你对 【匀变速直线运动规律的应用】,【牛顿第二定律】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202208/233745.html
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