2021～2022學年新教材高中物理課后落實17超重和失重【含答案】

超重和失重(建議用時：40分鐘)題組一對超重和失重的理解1．(多選)如圖是娛樂節(jié)目中設(shè)計的“導(dǎo)師戰(zhàn)車”。當坐在戰(zhàn)車中的導(dǎo)師按下按鈕時，戰(zhàn)車就由靜止開始沿長10m的傾斜直軌道向下運動；某時刻開始減速，到達站在軌道末端的學員面前時，恰好靜止，整個過程歷時4s。將加速、減速過程分別視為勻變速直線運動，則()A．戰(zhàn)車運動過程中導(dǎo)師先失重后超重B．戰(zhàn)車運動過程中所受外力不變C．戰(zhàn)車加速過程中的加速度一定等于減速過程中的加速度D．戰(zhàn)車運動過程中的最大速度為5m/sAD[“導(dǎo)師戰(zhàn)車”沿斜面先加速后減速，戰(zhàn)車上的導(dǎo)師先失重后超重，A正確；戰(zhàn)車所受的合外力先沿斜面向下后沿斜面向上，外力不同，B錯誤；因不知加速和減速的時間關(guān)系，故不能判斷兩個過程中加速度的大小關(guān)系，C錯誤；設(shè)最大速度為vm，則整個過程的平均速度為eq\f(vm,2)，由eq\f(vm,2)t＝x可得vm＝5m/s，D正確。]2．如圖所示，在臺秤的托盤上放一個支架，支架上固定一電磁鐵A，電磁鐵A的正下方有一鐵塊B，電磁鐵A不通電時，臺秤的示數(shù)為G。某時刻接通電源，在鐵塊B被吸引起來的過程中，臺秤的示數(shù)將()A．不變 B．變大C．變小 D．忽大忽小B[很多同學認為，當鐵塊B被吸起時脫離臺秤，所以對臺秤的壓力消失，臺秤的示數(shù)減小，從而錯選C。其實，鐵塊B被吸起的過程是鐵塊B加速上升的過程，處于超重狀態(tài)，即整體處于超重狀態(tài)，所以整體對托盤的壓力大于整體的重力，故選項B正確。]3．(多選)如圖所示為蹦極運動的示意圖。彈性繩的一端固定在O點，另一端和運動員相連。運動員從O點自由下落，至B點彈性繩自然伸直，經(jīng)過合力為零的C點到達最低點D，然后彈起。整個過程中忽略空氣阻力。分析這一過程，下列表述正確的是()A．從O點到B點，運動員的加速度增大，處于失重狀態(tài)B．從B點到C點，運動員的速率減小，處于失重狀態(tài)C．從B點到C點，運動員的速率增大，處于失重狀態(tài)D．從C點到D點，運動員的加速度增大，處于超重狀態(tài)CD[運動員從O點到B點做自由落體運動，加速度為重力加速度，大小不變，運動員處于完全失重狀態(tài)，A錯誤；運動員從B點到C點的過程中，重力大于繩的彈力，加速度方向向下，但繩中的彈力增大，加速度減小，運動員做加速度逐漸減小的加速運動，處于失重狀態(tài)，到達C點時，加速度為零，速度達到最大，故B錯誤，C正確；運動員從C點到D點的過程中，重力小于彈力，加速度方向向上，繩中的彈力增大，加速度增大，運動員做加速度逐漸增大的減速運動，處于超重狀態(tài)，D正確。]題組二超重、失重的有關(guān)計算4．某人在地面上最多可舉起50kg的物體，某時刻他在豎直向上運動的電梯中最多舉起了60kg的物體，據(jù)此判斷此電梯加速度的大小和方向(g取10m/s2)()A．2m/s2，方向豎直向上B．eq\f(5,3)m/s2，方向豎直向上C．2m/s2，方向豎直向下D．eq\f(5,3)m/s2，方向豎直向下D[由題意知某時刻某人在豎直向上運動的電梯中最多舉起了60kg的物體，可知物體處于失重狀態(tài)，此人最大的舉力為F＝mg＝50×10N＝500N，則由牛頓第二定律得，m′g－F＝m′a，解得a＝eq\f(m′g－F,m′)＝eq\f(60×10－500,60)m/s2＝eq\f(5,3)m/s2，方向豎直向下。]5．如圖甲所示，質(zhì)量m＝60kg的同學，雙手抓住單杠做引體向上，他重心的速率隨時間變化的圖像如圖乙所示。g取10m/s2，由圖像可知()甲乙A．t＝0.5s時他的加速度為3m/s2B．t＝0.4s時他處于超重狀態(tài)C．t＝1.1s時他受到單杠的作用力的大小是620ND．t＝1.5s時他處于超重狀態(tài)B[根據(jù)v-t圖像中圖線的斜率表示加速度可知，t＝0.5s時他的加速度為0.3m/s2，選項A錯誤；t＝0.4s時他向上加速，加速度方向向上，他處于超重狀態(tài)，選項B正確；t＝1.1s時他的加速度為0，他受到單杠的作用力的大小等于600N，選項C錯誤；t＝1.5s時他向上做減速運動，加速度方向向下，他處于失重狀態(tài)，選項D錯誤。]6．(多選)某人在地面上用體重計測得其體重為49kg。他將體重計移至電梯內(nèi)稱其體重，t0至t3時間段內(nèi)體重計的示數(shù)如圖所示，電梯運行的v-t圖可能是(取電梯向上運動的方向為正)()AD[由題圖可知，在t0～t1時間內(nèi)，體重計的示數(shù)小于實際重量，則處于失重狀態(tài)，此時具有向下的加速度；在t1～t2時間內(nèi)，體重計的示數(shù)等于實際重量，則既不超重也不失重；在t2～t3時間內(nèi)，體重計的示數(shù)大于實際重量，處于超重狀態(tài)，具有向上的加速度。據(jù)此判斷t0～t1階段加速下降或減速上升，t1～t2階段勻速運動或靜止，t2～t3階段減速下降或加速上升，故A、D正確。]題組三超重、失重的應(yīng)用7．在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計，電梯靜止時，小敏站在體重計上，體重計示數(shù)為50kg。在電梯運行過程中，某一段時間內(nèi)小敏發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖所示，在這段時間內(nèi)(g取10m/s2)，下列說法正確的是()A．小敏所受的重力變小了B．小敏對體重計的壓力變大了C．電梯一定豎直向下做加速運動D．電梯的加速度大小為2m/s2，方向一定豎直向下D[由題圖可知，在這段時間內(nèi)，小敏對體重計的壓力變小了，小敏處于失重狀態(tài)，而她的重力沒有改變，A、B錯誤；當小敏處于失重狀態(tài)時，小敏的加速度方向向下，電梯可能向上減速，也可能向下加速，C錯誤；以豎直向下為正方向，由牛頓第二定律有mg－F＝ma，F(xiàn)＝40×10N＝400N，解得a＝2m/s2，方向豎直向下，D正確。]8．如圖所示，金屬小桶側(cè)面有一小孔A，當桶內(nèi)盛水時，水會從小孔A中流出。如果讓裝滿水的小桶自由下落，不計空氣阻力，則在小桶自由下落過程中()A．水繼續(xù)以相同的速度從小孔中噴出B．水不再從小孔噴出C．水將以更大的速度噴出D．水將以較小的速度噴出B[水桶自由下落，處于完全失重狀態(tài)，故其中的水也處于完全失重狀態(tài)，對桶壁無壓力，故水不會流出，故B正確。]9．(多選)如圖所示，小球A放在真空容器B內(nèi)，小球的直徑恰好等于正方體B的邊長，將它們以初速度v0豎直上拋，A、B一起上升的過程中，下列說法正確的是()A．若不計空氣阻力，A、B間一定沒有彈力B．若不計空氣阻力，A、B間一定有彈力C．若考慮空氣阻力，A對B的上板一定有壓力D．若考慮空氣阻力，A對B的下板一定有壓力AC[若不計空氣阻力，整體做豎直上拋運動，處于完全失重狀態(tài)，則A對B沒有壓力，B對A也沒有支持力，故A正確，B錯誤；若考慮空氣阻力，以整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得：上升過程加速度大于g，再以球A為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律分析：A受到的合力大于重力，A除受到重力外，還應(yīng)受到向下的壓力，因此B對A的壓力向下，即A對B的上板一定有壓力，C正確，D錯誤。]10．圖甲中的塔吊是現(xiàn)代工地必不可少的建筑設(shè)備，圖乙為150kg的建筑材料被吊車豎直向上提升過程的簡化運動圖像，g取10m/s2，下列判斷正確的是()甲乙A．前10s的懸線的拉力恒為1500NB．46s末塔吊的材料離地面的距離為22mC．0～10s材料處于失重狀態(tài)D．在30～36s鋼索最容易發(fā)生斷裂B[由圖可知前10s內(nèi)材料的加速度a＝0.1m/s2，由F－mg＝ma可解得懸線的拉力為1515N，選項A錯誤；由圖像面積可得整個過程材料上升的高度是28m，下降的高度為6m,46s末塔吊的材料離地面的距離為22m，選項B正確；0～10s材料加速度向上，材料處于超重狀態(tài)，F(xiàn)>mg，鋼索最容易發(fā)生斷裂，30～36s材料加速度向下，材料處于失重狀態(tài)，F(xiàn)<mg，在30～36s鋼索最不容易發(fā)生斷裂，選項C、D錯誤。]11．如圖所示，小車上有一個定滑輪，跨過定滑輪的繩一端系一小球，另一端系在彈簧測力計上，彈簧測力計下端固定在小車上。開始時小車處于靜止狀態(tài)，當小車沿水平方向運動時，小球恰能穩(wěn)定在圖中虛線位置，下列說法正確的是()A．小球處于超重狀態(tài)，小車對地面的壓力大于系統(tǒng)的總重力B．小球處于失重狀態(tài)，小車對地面的壓力小于系統(tǒng)的總重力C．彈簧測力計的示數(shù)大于小球的重力，但小球既不超重也不失重D．彈簧測力計的示數(shù)大于小球的重力，小車一定向右勻加速運動C[小球穩(wěn)定在題圖中虛線位置，則小球和小車有相同的加速度，且加速度水平向右，故小球既不超重也不失重，小車既可以向右做勻加速運動，也可以向左做勻減速運動，故選項C正確。]12．若貨物隨升降機運動的v-t圖像如圖所示(豎直向上為正)，則貨物受到升降機的支持力F與時間t關(guān)系的圖像可能是圖中的()ABCDB[根據(jù)v-t圖像可知電梯的運動情況：加速下降→勻速下降→減速下降→加速上升→勻速上升→減速上升，根據(jù)牛頓第二定律F－mg＝ma可判斷支持力F的變化情況：失重→等于重力→超重→超重→等于重力→失重，故選項B正確。]13．太空是一個微重力、高真空、強輻射的環(huán)境，人類可以利用這樣的天然實驗室制造出沒有內(nèi)部缺陷的晶體，生產(chǎn)出能承受強大拉力的細如蠶絲的金屬絲。假如未來的某天你乘坐飛船進行“微重力的體驗”行動，飛船由6000m的高空靜止下落，可以獲得持續(xù)25s之久的失重狀態(tài)，你在這段時間里可以進行關(guān)于微重力影響的實驗，已知下落的過程中飛船受到的空氣阻力為重力的0.