Question

7．為了測量某住宅大樓每層的平均高度（層高）及電梯運行情況，甲、乙兩位同學(xué)在一樓  電梯內(nèi)用電子體重計及秒表進行了以下實驗，甲同學(xué)站在體重計上，乙同學(xué)記錄電梯從地面一樓到頂層全過程中，體重計示數(shù)隨時間變化的情況，并作出了如圖所示的圖象．已知t=0時，電梯靜止不動，從電梯內(nèi)樓層按鈕上獲知該大樓共19層．  

求：（1）電梯啟動和制動時的加速度大��；
（2）該大樓的層高．

Answer 1

分析 （1）從圖象可以看出，電梯從2s末開始加速，3s末開始勻速，29s末開始減速，30s末停止，根據(jù)圖象得到各個時間段的彈力，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解；
（2）求出加速度后，根據(jù)速度時間公式和平均速度公式列式求解各時間段位移，最后得到樓高．

解答 解：（1）對于啟動狀態(tài)有：F₁-mg=ma₁
得 a₁=2m/s²
對于制動狀態(tài)有：mg-F₃=ma₃
得 a₃=2m/s²
即電梯啟動時的加速度大小為2m/s²，制動時加速度大小也為2m/s²．
（2）電梯勻速運動的速度 v=a₁t₁=2×1=2m/s 
從圖中讀得，電梯運動的總時間t=28s，電梯勻速上升的時間t₂=26s，加速運動時間為t₁=1s，減速上升時間也為t₃=1s．
所以總位移 S=vt₂+$\frac{v}{2}$（t₁+t₃）=54m
層高h=$\frac{S}{18}$=$\frac{54}{18}$m=3m
即該大樓的層高為3m
答：
（1）電梯啟動時的加速度大小為2m/s²，制動時加速度大小也為2m/s²．
（2）該大樓的層高為3m．

點評 本題關(guān)鍵是結(jié)合圖象，根據(jù)牛頓第二定律求解出物體的加速度，然后根據(jù)平均速度公式列式求解位移，得到每層樓的高度．