Question

用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b的示数均为10N．(取g＝10m/s²)

(1)若传感器a的示数为14N、b的示数为6.0N，求此时汽车的加速度大小和方向．

(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．

Answer 1

答案：
解析：

(1)依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力　　F1＝14N 　　　　　　　右侧弹簧对滑块向左的推力　　F2＝6.0N 　　滑块所受合力产生速度a1，根据牛顿第二定律有　　 　　　　　　    F1－F2＝ma1 　　得：　　   a1＝＝＝4.0m/s2　 　  a1与F1同方向，即向前(向右) 　　(2)a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力＝0因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为　 　　　　　　    ＝20N 　　滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得　　 　　　　　　    F合＝＝ma2 　　得：a2＝＝－10m/s2　　负号表示方向向后(向左)