题目
在电梯中用弹簧秤称物体的重量.当电梯静止时,称得一个物体重量为500N.当电梯作匀变速运动时,称得其重量为400N,则该电梯的加速度是( )A. 大小为0.2g,方向向上.B. 大小为0.8g,方向向上.C. 大小为0.2g,方向向下.D. 大小为0.8g,方向向下.
在电梯中用弹簧秤称物体的重量.当电梯静止时,称得一个物体重量为500N.当电梯作匀变速运动时,称得其重量为400N,则该电梯的加速度是( )
A. 大小为0.2g,方向向上.
B. 大小为0.8g,方向向上.
C. 大小为0.2g,方向向下.
D. 大小为0.8g,方向向下.
题目解答
答案
C. 大小为0.2g,方向向下.
解析
考查要点:本题主要考查超重与失重现象中的加速度计算,需结合牛顿第二定律分析非惯性系中的视重变化。
解题核心思路:
- 确定物体的真实重量:当电梯静止时,弹簧秤的读数等于物体的真实重量,即$mg=500\ \text{N}$。
- 分析匀变速运动时的视重变化:根据电梯的加速度方向,判断物体处于超重或失重状态,建立动力学方程。
- 联立方程求解加速度:利用视重与真实重量的关系,结合质量$m$的表达式,最终求出电梯的加速度大小和方向。
破题关键点:
- 明确加速度方向对视重的影响:若电梯加速度方向向下,物体失重,视重小于真实重量;反之则超重。
- 正确建立动力学方程:在非惯性系中,需引入惯性力,或直接通过牛顿第二定律分析实际受力。
步骤1:确定物体质量
当电梯静止时,物体的重量为$mg=500\ \text{N}$,因此物体的质量为:
$m = \frac{500}{g}.$
步骤2:分析匀变速运动时的受力
当电梯匀加速运动时,弹簧秤的读数为$F'=400\ \text{N}$。设电梯的加速度为$a$,方向向下(假设失重状态)。
根据牛顿第二定律,物体的视重为:
$F' = mg - ma.$
步骤3:联立方程求解加速度
将$m = \frac{500}{g}$代入方程:
$400 = 500 - \left(\frac{500}{g}\right)a.$
整理得:
$\left(\frac{500}{g}\right)a = 100 \quad \Rightarrow \quad a = \frac{100g}{500} = 0.2g.$
因此,电梯的加速度大小为$0.2g$,方向向下。