将金属块m,用轻质弹簧卡压在一矩形箱中(如图),在箱的上底板和下底板有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,当箱以a=2.0m/s2的加速度竖直向上作匀减速运动时,上、下底板压力传感器分别显示6.0N和10.0N(取g=10m/s2).
(1)若上底压力传感器示数为下底压力传感器的一半,试判断箱的运动情况.
(2)要使上底板压力传感器示数为零,箱沿竖直方向的运动情况可能是怎样的?
网友回答
解:由题意可知,金属块所受竖直向下的压力值即为上底板压力传感器示数(设为F1),金属块所受竖直向上的弹力值即为下底板压力传感器示数(设为F2).
当a=2m/s2(竖直向下)、F1=6N、F2=10N时,
对金属块有:F1+mg-F2=ma
?解得:m=0.5(kg)
(1)若上底板传感器示数为下底板传感器示数的一半
∵弹簧形变量没有改变
∴下底板传感器示数不变,
即
又(即金属块所受合力为零)
∴矩形箱做匀速运动或静止
(2)临界分析:设上底板压力传感器示数恰好为零(即上底板与金属块接触但不挤压),此时下底板压力传感器示数仍然不变()
加速度(m/s2)
∴矩形箱可能是以a≥10 m/s2的加速度竖直向上匀加速运动或竖直向下匀减速
答:(1)箱静止或作匀速直线运动,(2)箱向上的加速度大于或等于10m/s2
解析分析:(1)将金属块m用轻质弹簧卡压在一矩形箱中,金属块所受竖直向下的压力值即为上底板压力传感器示数,金属块所受竖直向上的弹力值即为下底板压力传感器示数,由牛顿第二定律与加速度的大小可求出箱的质量,再由传感器示数来确定箱的运动状态.
(2)由上、下底板传感器的示数,利用牛顿第二定律可求出箱的加速度,从而确定箱子的加速度的大小.
点评:搞清上、下底板传感器的示数与箱子的受力关系,突出研究对象及受力分析的重要性.同时运用牛顿第二定律来计算加速度的大小.