課時跟蹤檢測（二十二） 超重與失重

課時跟蹤檢測（二十二）超重與失重A級——學(xué)考達標1．(2023·江蘇學(xué)考檢測)神舟十五號航天員在空間站中可以進行正常鍛煉的健身項目是()A．拉彈簧拉力器 B．俯臥撐C．引體向上 D．仰臥起坐解析：選A空間站中，所有物體皆處于完全失重狀態(tài)，所有與重力有關(guān)的現(xiàn)象消失。彈簧拉力器通過彈簧形變來鍛煉人肌肉的伸縮和舒張力，與重力無關(guān)，故A正確；利用俯臥撐、引體向上、仰臥起坐鍛煉身體均需克服自身的重力上升，利用自身的重力下降，在完全失重狀態(tài)下已沒有重力可用，故B、C、D錯誤。2．(2023·杭州學(xué)考檢測)如圖甲為一個同學(xué)站在地秤上研究下蹲和起立過程中的超重和失重現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)指針擺動過快，記錄不方便，于是在臺秤底部加上力傳感器，通過計算機得到如圖乙變化的曲線，研究曲線發(fā)現(xiàn)()A．該同學(xué)的體重在下蹲和起立過程中會發(fā)生變化B．第一個波形顯示的是起立過程C．通過研究圖像，能求解在下蹲和起立過程中的最大加速度D．仔細研究會發(fā)現(xiàn)，下蹲和起立過程中加速度保持不變解析：選C該同學(xué)的體重在下蹲和起立過程中不變，故A錯誤；該同學(xué)下蹲過程中先做加速運動，再做減速運動，加速度先向下后向上，所以先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，對臺秤的壓力先小于重力再大于重力，所以第一個波形顯示的是下蹲過程，故B錯誤；規(guī)定豎直向下為正方向，根據(jù)牛頓第三定律可知臺秤對傳感器的壓力等于傳感器對臺秤的支持力，根據(jù)牛頓第二定律有mg－F＝ma，由題圖乙可以得到F在下蹲和起立過程中對應(yīng)加速和減速階段的最大值，因此可以求解在下蹲和起立過程中的最大加速度，故C正確；根據(jù)C項分析并結(jié)合圖像可知，下蹲和起立過程中F變化，所以a變化，故D錯誤。3.如圖所示，一人站在電梯內(nèi)的一臺磅秤上，當電梯沿豎直方向加速上升或加速下降時，將看到磅秤的示數(shù)會變大或變小，把這種現(xiàn)象叫“超重”或“失重”。當電梯以大小為a的加速度加速上升時，可認為重力加速度大小由g變?yōu)間′＝g＋a，這時秤面的壓力大小為T＝mg′＝m(g＋a)；反之電梯以相同大小的加速度加速下降時，有g(shù)′＝g－a，T＝mg′＝m(g－a)。可將g′稱為等效重力加速度。下列說法正確的是()A．當電梯處于超重狀態(tài)時，電梯一定上升B．當電梯處于失重狀態(tài)時，電梯一定下降C．當?shù)刃е亓铀俣萭′等于0時，電梯處于完全失重狀態(tài)D．當?shù)刃е亓铀俣萭′等于g時，電梯處于完全失重狀態(tài)解析：選C當電梯處于超重狀態(tài)，加速度向上，可能向上加速也可能向下減速，速度可能向上也可能向下，同理處于失重狀態(tài)，加速度方向向下，但速度方向可能向上、也可能向下，故A、B錯誤；當g′＝0，由T＝mg′可得T＝0，則人受到的合力為mg，加速度為重力加速度g，人和電梯處于完全失重狀態(tài)；當g′＝g時，由g′＝g＋a或g′＝g－a，可得a＝0，人和電梯處于平衡狀態(tài)，故C正確，D錯誤。4.奧運會男子67公斤級舉重比賽中，我國運動員突破個人極限，最終獲得金牌。如圖所示是其抓舉過程中杠鈴豎直向上運動的v－t圖像，結(jié)合圖像分析，下列說法正確的是()A．杠鈴加速過程，慣性增大B．杠鈴在上升過程中始終處于超重狀態(tài)C．杠鈴加速過程，其所受合外力先增大后減小D．杠鈴所受重力與人對杠鈴的支持力是一對作用力與反作用力解析：選C質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，與運動狀態(tài)無關(guān)，A錯誤；杠鈴在加速上升過程中處于超重狀態(tài)，在減速上升的過程中處于失重狀態(tài)，B錯誤；在v－t圖像中，斜率表示加速度，杠鈴加速上升的過程，加速度先增大后減小，因此其所受合外力先增大后減小，C正確；杠鈴對人的壓力與人對杠鈴的支持力是一對作用力與反作用力，D錯誤。5．(2023·南平高一檢測)某老師用如圖1裝置研究電梯的運動，安裝拉力傳感器的鐵架臺置于電梯中，一物塊豎直懸掛在拉力傳感器上。電梯運行時，電腦記錄了物塊所受拉力F隨時間t的變化情況如圖2所示，g取10m/s2，下列說法正確的是()A．AB階段電梯處于失重狀態(tài)，CD階段電梯處于超重狀態(tài)B．圖像可能是在電梯下樓過程記錄的C．AB階段的加速度大小約0.67m/s2，方向豎直向上D．CD階段的加速度大小約0.67m/s2，方向豎直向上解析：選CAB階段拉力大于重力，電梯處于超重狀態(tài)，CD階段拉力小于重力，電梯處于失重狀態(tài)，故A錯誤；電梯運行時，從靜止開始，AB段加速度向上，處于上樓加速過程中，CD段加速度向下，處于上樓減速過程，故B錯誤；設(shè)物塊質(zhì)量為m，電梯加速度大小為a＝eq\f(F－mg,m)＝eq\f(16－15,15)g≈0.67m/s2，AB段加速度豎直向上，CD段加速度豎直向下，故C正確，D錯誤。6.如圖所示，在置于水平地面上的盛水容器中，用一端固定于容器底部的細線拉住一個空心的塑料球，使之靜止地懸浮在深水中，此時容器底部對地面的壓力記為N1；某時刻拉緊球的細線突然斷開后，球便在水中先加速后勻速地豎直上升，若球在此加速運動階段和勻速運動階段對應(yīng)著容器底部對地面的壓力分別記作N2和N3，則()A．球加速上升時，N1＜N2B．球加速上升時，N1＞N2C．球勻速上升時，N1＜N3D．球勻速上升時，N1＞N3解析：選B球的加速上升和勻速上升可以認為與球等體積的水在加速下降和勻速下降。把容器、水和球作為一個整體，塑料球靜止和勻速運動時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，地面對物體的支持力等于系統(tǒng)的重力，即N1＝N3，當球加速上升時，水加速下降，系統(tǒng)整體有向下的加速度，重力和支持力的合力提供加速度，所以重力大于支持力，故N1＝N3＞N2，故B正確，A、C、D錯誤。7．如圖所示的裝置中，重為4N的物塊，用一平行于斜面的細線拴在斜面上端的小柱上，整個裝置被固定在測力計上并保持靜止，斜面的傾角為30°。如果物塊與斜面間無摩擦，裝置穩(wěn)定以后，燒斷細線，物塊下滑，與穩(wěn)定時比較，測力計讀數(shù)()A．增大4N B．增大3NC．減小1N D．不變解析：選C物塊下滑的加速度a＝gsinθ＝eq\f(1,2)g，方向沿斜面向下。此加速度的豎直分量a1＝asinθ＝eq\f(1,4)g，所以物塊處于失重狀態(tài)，其視重F＝m(g－a1)＝eq\f(3,4)mg＝3N，測力計的示數(shù)減小1N，故C項正確。8．(多選)如圖甲所示，彈簧下端固定，上端固定一水平薄板，將手機放在薄板上由靜止釋放，手機軟件記錄了下降過程加速度a隨時間t變化的圖線如圖乙所示，則()A．t1時刻，手機處于超重狀態(tài)B．t2時刻，手機對薄板壓力為零C．t2時刻，手機對薄板的壓力大小等于其重力D．t3時刻，手機處于超重狀態(tài)解析：選CDt1時刻，手機的加速度向下，手機處于失重狀態(tài)，A錯誤；t1～t2時間，加速度方向與速度方向同向，速度增大，t2時刻，手機的加速度是零，速度達到最大值，手機的重力與薄板對手機的支持力大小相等，是平衡力，由牛頓第三定律可知，手機對薄板的壓力大小等于其重力，B錯誤，C正確；t3時刻，手機具有向上的最大加速度，手機受到重力與支持力，由牛頓第二定律可知F－mg＝ma，則有F＝mg＋ma，手機受到薄板的支持力最大，大于重力，手機處于超重狀態(tài)，D正確。9.電梯的廂壁上懸掛一個彈簧測力計，如圖所示，彈簧測力計下懸掛0.5kg的重物。當電梯由靜止起向上做勻加速直線運動時，發(fā)現(xiàn)電梯在2s內(nèi)上升了2層樓(每層高3m，g取10m/s2)(1)這時彈簧測力計的示數(shù)應(yīng)為多大？(2)若某時刻發(fā)現(xiàn)測力計的示數(shù)為3N，通過計算說明此時電梯以多大的加速度向上做怎樣的運動？解析：(1)根據(jù)s＝eq\f(1,2)at2，得a＝3m/s2根據(jù)牛頓第二定律得F－mg＝ma得到F＝m(g＋a)＝6.5N。(2)由牛頓第二定律得mg－F′＝ma′a′＝eq\f(mg－F′,m)＝4m/s2，電梯以4m/s2的加速度向上做勻減速運動。答案：(1)6.5N(2)見解析B級——選考進階10．(多選)有一種回彈鞋的外形同旱冰鞋十分相似，只是鞋子底部安裝的是兩塊對稱的橢圓形彈片而非滑輪，如圖中的A、B部分。剛開始穿上這種鞋時，需要在原地彈跳幾次、適應(yīng)一下“回彈”的感覺，隨后就盡情享受新奇的“失重”回彈運動了。運動過程中忽略空氣阻力，則在原地彈跳過程中，下列說法正確的是()A．從剛接觸地面向下壓彈片直到最低點的過程中，人一直處于超重狀態(tài)B．從離開地面開始向上運動到最高點的過程中，人處于失重狀態(tài)C．從最低點向上彈起過程中，回彈鞋對人的作用力始終大于人的重力D．彈片壓到最低點時，回彈鞋對地面的壓力大于人和鞋的總重力解析：選BD從剛接觸地面向下壓彈片直到最低點的過程中，一段時間內(nèi)，重力大于彈力，人加速運動，加速度方向向下，是失重狀態(tài)，然后，彈力大于重力，加速度方向向上，做減速運動，是超重狀態(tài)，A錯誤；從離開地面開始向上運動到最高點的過程中，人的加速度方向向下，人處于失重狀態(tài)，B正確；從最低點向上彈起過程中，首先經(jīng)歷了向上的加速過程，加速度方向向上，屬于超重，則人對回彈鞋的壓力大于重力，根據(jù)牛頓第三定律回彈鞋對人的作用力大于人的重力，然后經(jīng)歷減速過程，加速度方向向下，屬于失重，則人對回彈鞋的壓力小于重力，根據(jù)牛頓第三定律回彈鞋對人的作用力小于人的重力，C錯誤；彈片壓到最低點時，對于人和鞋加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，回彈鞋對地面的壓力大于人和鞋的總重力，D正確。11．(2023·晉江高一檢測)如圖所示為雜技“頂竿”表演，若表演中，一人A站在地上，頭上頂一根豎直竹竿，另外一人B在竹竿上某位置處開始以加速度a加速下滑，接著以同樣大小的加速度減速到另一位置停下。已知兩表演者質(zhì)量均為M，桿質(zhì)量為m，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．當B加速下滑時A對地面的壓力為(2M＋m)g－MaB．當B減速下滑時A對地面的壓力為(2M＋m)g－MaC．A對地面的壓力一直為(2M＋m)gD．B下滑過程中一直處于失重狀態(tài)，所以A對地面的壓力一直小于(2M＋m)g解析：選A當B加速下滑時，對B：由牛頓第二定律可知Mg－f1＝Ma，對A：Mg＋f1＋mg＝FN1，解得FN1＝(2M＋m)g－Ma，由牛頓第三定律知A對地面的壓力為(2M＋m)g－Ma，選項A正確；當B減速下滑時，對B：由牛頓第二定律可知f2－Mg＝Ma，對A：Mg＋f2＋mg＝FN2，解得FN2＝(2M＋m)g＋Ma，由牛頓第三定律知A對地面的壓力為(2M＋m)g＋Ma，選項B、C錯誤；B下滑過程中先加速后減速，則先失重后超重，所以A對地面的壓力先小于(2M＋m)g，后大于(2M＋m)g，選項D錯誤。12．某同學(xué)到廣州塔參觀，為了測量電梯運行的相關(guān)數(shù)據(jù)，該同學(xué)帶了一個電子臺秤，并站在臺秤上觀察臺秤數(shù)據(jù)變化。電梯靜止時他觀察到臺秤的示數(shù)為50kg。在電梯啟動時示數(shù)變?yōu)?2.5kg，這個示數(shù)持續(xù)了10s后又恢復(fù)到50kg，電梯勻速運動了80s，靠近觀光層時臺秤的示數(shù)變?yōu)?5kg直到電梯到達觀光層。重力加速度g取10m/s2。求：(1)電梯勻速運動時的速度大??；(2)電梯減速的時間為多少；(3)在如圖坐標中畫出電梯運動全過程的v－t圖像；(4)廣州塔觀光層的高度為多少？(相對電梯啟動時的位置)解析：(1)電梯靜止時臺秤的示數(shù)為50kg，在啟動時示數(shù)變?yōu)?2.5kg，說明此時合力F＝(52.5－50)×10N＝25N根據(jù)牛頓第二定律知a1＝eq\f(F,m)＝eq\f(25N,50kg)＝0.5m/s2，加速時間為t1＝10s，電梯勻速運動時的速度為v＝a1t1＝5m/s。(2)靠近觀光層時臺秤的示數(shù)變?yōu)?5kg，