摩天大楼中一部直通高层的客运电梯,行程超过百米。电梯的简化模型如1所示。考虑安全、舒适、省时等因索,电梯的加速度a是随时间t变化的。已知电梯在t=0时由静止开始上升,a

◎ 题目

摩天大楼中一部直通高层的客运电梯,行程超过百米。电梯的简化模型如1所示。考虑安全、舒适、省时等因索,电梯的加速度a是随时间t变化的。已知电梯在t = 0时由静止开始上升,a - t图像如图2所示。电梯总质最m = 2.0× kg。忽略一切阻力,重力加速度g取10m/s2

(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2
(2)类比是一种常用的研究方法。对于直线运动,教科书中讲解了由v - t图像求位移的方法。请你借鉴此方法,对比加速度的和速度的定义,根据图2所示a - t图像,求电梯在第1s内的速度改变量△v1和第2s末的速率v2;
(3)求电梯以最大速率上升时,拉力做功的功率p:再求在0~11s时间内,拉力和重力对电梯所做的总功W

◎ 答案

(1) 
(2)  
(3)  

◎ 解析

解(1)由牛顿第二定律得
由a-t图像可知,对应的加速度分别为


(2)类比可得所求速度变化量等于第1s内a-t图线下的面积

同理可得
第2s末的速率
(3)由a-t图像可知,内速率最大,其值等于内a-t图线下的面积,

此时电梯做匀速运动,拉力F等重力mg,所求功率

由动能定理得:

◎ 知识点

    专家分析,试题“摩天大楼中一部直通高层的客运电梯,行程超过百米。电梯的简化模型如1所示。考虑安全、舒适、省时等因索,电梯的加速度a是随时间t变化的。已知电梯在t=0时由静止开始上升,a…”主要考查了你对  【牛顿运动定律的应用】  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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