阿根廷工程师设计了一款新型家用电梯,该电梯外形是长圆筒,升降过程不使用线缆,而是靠气压驱动。需要上楼时,抽气泵启动,抽走顶部空气,此时底部与顶部就会形成气压差,底部空气推动电梯室往上升,需要下楼时,顶部充气,气压增大,使电梯往下降。底部高压区始终与外界联通,外界大气压为1×105Pa,电梯室质量为100kg,电梯室与圆筒壁之间的摩擦力为200N,底部和顶部面积均为0.9m2。(g=10N/kg)
(1)若质量为60kg的人乘电梯匀速上升,则顶部低压区的气压为多大?
(2)抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa,则该电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是多少?
(1)9.8×104Pa;(2)370kg
【详解】
(1)人和电梯的总重力
匀速上升时,受到重力、竖直向下的摩擦力、竖直向上的大气压力的差,
故压力差
压强差为
则顶部低压区的气压为
(2)抽气机最多能把低压区的气压降到9.5×104Pa,气压差为
此气压差能产生的压力差为
根据据重力、竖直向下的摩擦力、竖直向上的大气压力的差三个力平衡得:电梯匀速下降时能装载的物体的最大质量是
【点睛】
重点是压强的计算,难点是理解无论上升还是下降时,都是三个力平衡,即重力、摩擦力、大气压力差三个力平衡,要特别注意,摩擦力是与运动方向相反的,所以两次的摩擦力的方向是不同的,这是个易错的地方。
一辆重为1.5×104N的”东风日产”摸品牌小汽车,当它以60Km/h的速度在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力为2000N,那么汽车受到的阻力为 N;当它停在水平路面上时,它受到的支持力为 N.