问题 选择题

将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个矩形箱子中,如图所示,在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器,能随时显示出金属块和弹簧对箱子上顶板和下底板的压力大小.将箱子置于电梯中,随电梯沿竖直方向运动.当箱子随电梯以a=4.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的传感器显示的压力为4.0N,下底板的传感器显示的压力为10.0N.取g=10m/s2,若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半,则升降机的运动状态可能是(  )

A.匀加速上升,加速度大小为5m/s2

B.匀加速下降,加速度大小为5m/s2

C.匀速上升

D.静止状态

答案

当箱子随电梯以a=4.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,由牛顿第二定律知:

N+mg-N=ma

代入数据解得:m=

N-N
g-a
=
10-4
10-4
=1kg,所以重力为mg=10N

若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半,下面传感器示数不变,仍为10N,则上顶板传感器的示数是5N.

取向下为正方向,由牛顿第二定律知 N′+mg-N′=ma′

解得a′=

N-N
m
+g=
5-10
1
+10
=5m/s2,方向向下,故升降机以a=5m/s2的匀加速下降,或以a=5m/s2的匀减速上升.

故选B

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