电梯里放一重物,在下述几种情况下(加速度大小均相等):a. 电梯加速上升;b. 电梯减速上升;c. 电梯加速下降;d. 电梯减速下降,重物对地板压力大小排序正确的是()。A. ( a=c ) > ( b=d )B. ( a=d ) > ( b=c )C. ( a=d ) D. ( a=c )
A. ( a=c ) > ( b=d )
B. ( a=d ) > ( b=c )
C. ( a=d ) < ( b=c )
D. ( a=c ) < ( b=d )
题目解答
答案
解析
本题考查牛顿第二定律在超重和失重现象中的应用。解题的关键思路是对重物进行受力分析,根据牛顿第二定律列出方程,求出重物对地板的压力,再比较不同情况下压力的大小。
对重物进行受力分析
设重物的质量为$m$,加速度大小为$a$,重物受到重力$mg$和地板对它的支持力$N$。
情况a:电梯加速上升
此时重物具有向上的加速度$a$,根据牛顿第二定律$F_{合}=ma$,合力方向向上,可得$N - mg = ma$,移项可得$N = mg + ma$。
根据牛顿第三定律,重物对地板的压力$N_{a}$与地板对重物的支持力$N$大小相等,方向相反,所以$N_{a}=N = mg + ma$。
情况b:电梯减速上升
此时重物具有向下的加速度$a$,根据牛顿第二定律$F_{合}=ma$,合力方向向下,可得$mg - N = ma$,移项可得$N = mg - ma$。
同理,重物对地板的压力$N_{b}=N = mg - ma$。
情况c:电梯加速下降
此时重物具有向下的加速度$a$,根据牛顿第二定律$F_{合}=ma$,合力方向向下,可得$mg - N = ma$,移项可得$N = mg - ma$。
所以重物对地板的压力$N_{c}=N = mg - ma$。
情况d:电梯减速下降
此时重物具有向上的加速度$a$,根据牛顿第二定律$F_{合}=ma$,合力方向向上,可得$N - mg = ma$,移项可得$N = mg + ma$。
所以重物对地板的压力$N_{d}=N = mg + ma$。
比较压力大小
由上述计算可知$N_{a}=N_{d}=mg + ma$,$N_{b}=N_{c}=mg - ma$,因为$ma>0$,所以$(N_{a}=N_{d})>(N_{b}=N_{c})$,即$(a = d) > (b = c)$。