将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示,在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动。当箱以a=2.0m/s2加速度竖直向上作匀减速运动时,上顶

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示,在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动。当箱以a=2.0m/s2加速度竖直向上作匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示的压力N=7.2N,下底板的压力传感器显示的压力F=12.0N。(g=10m/s2

(1)若上顶板的压力传感器的示数是下底板的压力传感器示数的一半,试判断箱的运动情况。
(2)要使上顶板的压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的?

◎ 答案

(1)箱处于静止或匀速直线运动(2)加速度方向向上

◎ 解析


【错解分析】不会分析上顶板传感器的示数是下底板传感器示数的一半时,弹簧长度不变,弹簧弹力仍为F,上顶板压力为F/2,无法得出a1=0的结果。
【正解】(1)下底板传感器的示数等于轻弹簧的弹力F,金属块的受力如图所示

上顶板的压力N=7.2N,弹簧的弹力F=12.0N,而加速度方向向下,
有mg+N-F="ma"
得  m=0.60kg
上顶板传感器的示数是下底板传感器示数的一半时,弹簧长度不变,弹簧弹力仍为F,上顶板压力为F/2,
      
解得  a1=0,即箱处于静止或匀速直线运动
(2)当上顶板的压力恰好为零时,弹簧长度还不变,弹簧弹力还为F,
 ,
解得 a2=-10m/s2,“-”号表示加速度方向向上。
若箱和金属块竖直向上的加速度大于10m/s2,弹簧将进一步压缩,金属块要离开上顶板,上顶板传感器的示数也为0。只要竖直向上的加速度大于或等于10m/s2,不论箱是向上加速还是向下减速, 上顶板压力传感器的示数都为0。

◎ 知识点

    专家分析,试题“将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示,在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动。当箱以a=2.0m/s2加速度竖直向上作匀减速运动时,上顶…”主要考查了你对  【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。

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