2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系6超重和失重練習(xí)含解析新人教版必修第一冊(cè)_第1頁(yè)
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PAGE7-超重和失重課后訓(xùn)練鞏固提升雙基鞏固學(xué)考突破1.(多選)如圖所示,某同學(xué)站在體重計(jì)上視察超重與失重現(xiàn)象。由穩(wěn)定的站姿改變到穩(wěn)定的蹲姿稱為“下蹲”過程;由穩(wěn)定的蹲姿改變到穩(wěn)定的站姿稱為“起立”過程。她穩(wěn)定站立時(shí),體重計(jì)的示數(shù)為A0,關(guān)于試驗(yàn)現(xiàn)象,下列說法正確的是()A.“起立”過程,體重計(jì)的示數(shù)始終大于A0B.“下蹲”過程,體重計(jì)的示數(shù)始終小于A0C.“起立”“下蹲”過程,都能出現(xiàn)體重計(jì)的示數(shù)大于A0的現(xiàn)象D.“起立”的過程,先出現(xiàn)超重現(xiàn)象后出現(xiàn)失重現(xiàn)象答案:CD解析:起立過程中,先向上做加速運(yùn)動(dòng),后向上做減速運(yùn)動(dòng),最終回到靜止?fàn)顟B(tài),人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài),A錯(cuò)誤,D正確;下蹲過程中,人先向下做加速運(yùn)動(dòng),后向下做減速運(yùn)動(dòng),所以先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài),B錯(cuò)誤,C正確。2.(多選)在完全失重的狀態(tài)下,可以完成下列哪個(gè)試驗(yàn)()A.水銀溫度計(jì)測(cè)量溫度B.做托里拆利試驗(yàn)C.驗(yàn)證阿基米德原理D.用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)驗(yàn)證牛頓第三定律答案:AD解析:物體處于完全失重狀態(tài)時(shí),與重力有關(guān)的一切物理現(xiàn)象都消逝了。托里拆利試驗(yàn)用到了水銀的壓強(qiáng),由于p=ρgh與重力加速度g有關(guān),故該試驗(yàn)不能完成;阿基米德原理中的浮力F=ρgV排也與重力加速度g有關(guān),故該試驗(yàn)也不能完成;水銀溫度計(jì)測(cè)溫度利用了液體的熱脹冷縮原理,彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力與重力無(wú)關(guān)。故能完成的試驗(yàn)是A、D。3.(2024湖南衡陽(yáng)期末)某同學(xué)站在電梯底板上,如圖所示的v-t圖像是計(jì)算機(jī)顯示電梯在某一段時(shí)間內(nèi)速度改變的狀況(豎直向上為正方向)。依據(jù)圖像供應(yīng)的信息,可以推斷下列說法正確的是()A.在0~20s內(nèi),電梯向上運(yùn)動(dòng),該同學(xué)處于超重狀態(tài)B.在0~5s內(nèi),電梯在加速上升,該同學(xué)處于失重狀態(tài)C.在5~10s內(nèi),電梯處于靜止?fàn)顟B(tài),該同學(xué)對(duì)電梯底板的壓力等于他所受的重力D.在10~20s內(nèi),電梯在減速上升,該同學(xué)處于失重狀態(tài)答案:D解析:圖像的斜率表示加速度,0~5s內(nèi)斜率為正,加速度為正,方向向上,處于超重狀態(tài),速度為正,即電梯向上加速運(yùn)動(dòng);在5~10s過程中,電梯勻速,該同學(xué)加速度為零,對(duì)電梯底板的壓力等于他所受的重力,處于正常狀態(tài);10~20s過程中,斜率為負(fù),速度為正,即電梯向上做減速運(yùn)動(dòng),加速度向下,處于失重狀態(tài),故D正確。4.如圖所示,一人站在電梯中的體重計(jì)上,隨電梯一起運(yùn)動(dòng)。下列各種狀況下,體重計(jì)的示數(shù)最大的是()A.電梯勻加速上升,加速度的大小為2m/s2B.電梯勻減速上升,加速度的大小為2m/s2C.電梯勻加速下降,加速度的大小為1m/s2D.電梯勻減速下降,加速度的大小為1m/s2答案:A解析:電梯勻加速上升,加速度向上,大小為a1,由牛頓其次定律得F1-mg=ma1,解得F1=m(g+a1);電梯勻減速上升,加速度向下,大小為a1,由牛頓其次定律得mg-F2=ma1,解得F2=m(g-a1);電梯勻加速下降,加速度向下,大小為a2,由牛頓其次定律得mg-F3=ma2,解得F3=m(g-a2);電梯勻減速下降,加速度向上,大小為a2,由牛頓其次定律得F4-mg=ma2,解得F4=m(g+a2),又因a1>a2,比較可知最大的是F1,故選A。5.某人在以2.5m/s2的加速度勻加速下降的電梯里最多能舉起80kg的物體,則他在地面上最多能舉起多重的物體?若此人在勻加速上升的電梯中最多能舉起40kg的物體,則此電梯上升的加速度多大?(g取10m/s2)答案:60kg5m/s2解析:設(shè)人的最大舉力為F。以物體為探討對(duì)象,依據(jù)牛頓其次定律得當(dāng)電梯以2.5m/s2的加速度勻加速下降時(shí),m1g-F=m1a1,解得F=600N在地面上,人能舉起的物體的質(zhì)量m2=Fg=當(dāng)電梯勻加速上升時(shí),F-m3g=m3a3代入解得a3=5m/s2。6.在細(xì)線拉力F作用下,質(zhì)量m=1.0kg的物體由靜止起先豎直向上運(yùn)動(dòng),v-t圖像如圖所示,重力加速度g取10m/s2。(1)求在這4s內(nèi)細(xì)線對(duì)物體拉力F的最大值。(2)在F-t圖像中畫出拉力F隨時(shí)間t改變的圖線。答案:(1)15N(2)見解析圖解析:(1)由圖像可知,物體第1s內(nèi)做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),加速度a1=5m/s2第2s內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng),a2=0第3~4s內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng),a3=2.5m/s2由F1-mg=ma1,得F1=15NF2=mg=10N由mg-F3=ma3,得F3=7.5N故4s內(nèi),F的最大值為F1=15N。(2)由以上分析可得,F隨時(shí)間t的改變?nèi)鐖D所示。選考奠基素養(yǎng)提升1.(多選)在原來(lái)做勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中,有一被伸長(zhǎng)彈簧拉住的、具有肯定質(zhì)量的物體A靜止在地板上,如圖所示,現(xiàn)發(fā)覺A突然被彈簧拉向右方,由此可推斷,此時(shí)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)可能是()A.加速上升 B.減速上升C.加速下降 D.減速下降答案:BC解析:當(dāng)升降機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),地板給物體的靜摩擦力與彈簧的彈力平衡,A突然被拉向右方時(shí),彈簧的彈力大于摩擦力,則A與地板之間的最大靜摩擦力減小了,即A對(duì)地板的壓力減小了,故A與升降機(jī)的加速度向下,選B、C。2.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的斜面體A始終處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)質(zhì)量為m'的物體B沿斜面下滑時(shí),下列說法正確的是()A.勻速下滑時(shí),m對(duì)地面的壓力等于(m+m')gB.加速下滑時(shí),m對(duì)地面的壓力小于(m+m')gC.勻減速下滑時(shí),m對(duì)地面的壓力大于(m+m')gD.m對(duì)地面的壓力始終等于(m+m')g答案:ABC解析:物體加速下滑時(shí)整個(gè)系統(tǒng)有豎直向下的加速度重量,處于失重狀態(tài),故B正確;物體勻減速下滑時(shí)系統(tǒng)存在豎直向上的加速度重量,處于超重狀態(tài),故C正確;勻速下滑時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),故A正確。3.(2024吉林期末)將電梯受力狀況簡(jiǎn)化成只受重力與繩索拉力,已知電梯在t=0時(shí)由靜止起先上升,a-t圖像如圖所示(以豎直向上為正方向)。則下列相關(guān)說法正確的是()A.t=4.5s時(shí),電梯處于失重狀態(tài)B.5~55s時(shí)間內(nèi),繩索拉力最小C.t=59.5s時(shí),電梯處于超重狀態(tài)D.t=60s時(shí),電梯速度恰好為零答案:D解析:由圖像可知,t=4.5s時(shí),a>0,加速度方向向上,電梯處于超重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;5~55s時(shí)間內(nèi),a=0,電梯處于平衡狀態(tài),繩索拉力等于電梯的重力,大于電梯失重時(shí)繩索的拉力,所以這段時(shí)間內(nèi)繩索拉力不是最小,故B錯(cuò)誤;t=59.5s時(shí),a<0,加速度方向向下,電梯處于失重狀態(tài),故C錯(cuò)誤;依據(jù)a-t圖像與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積表示速度的改變量,由幾何學(xué)問可知,60s內(nèi)a-t圖像與坐標(biāo)軸所圍的面積為0,所以速度的改變量為0,而電梯的初速度為0,所以t=60s時(shí),電梯速度恰好為0。故D正確。4.如圖所示,在臺(tái)秤上放一盛水的杯子,杯底用細(xì)線系一木質(zhì)小球,若細(xì)線突然斷裂,則在小木球上浮到水面的過程中,臺(tái)秤的示數(shù)將()A.變小B.變大C.不變D.無(wú)法推斷答案:A解析:將盛水的杯子和木球視為整體,整體受臺(tái)秤豎直向上的支持力和豎直向下的重力。當(dāng)細(xì)線斷裂后,在木球向上加速運(yùn)動(dòng)的同時(shí),木球上方與木球等體積的水球,將以同樣大小的加速度向下加速流淌,從而填補(bǔ)木球占據(jù)的空間,由于ρ水>ρ木,水球的質(zhì)量大于木球的質(zhì)量,故木球和水組成系統(tǒng)的重心有向下的加速度,整個(gè)系統(tǒng)將處于失重狀態(tài),故臺(tái)秤的示數(shù)將變小,正確答案為A。5.某航天員的質(zhì)量為63kg(裝備質(zhì)量不計(jì)),假設(shè)飛船以8.6m/s2的加速度豎直加速上升,g取9.8m/s2。(1)求此時(shí)航天員對(duì)座椅的壓力大小。(2)航天員訓(xùn)練時(shí)可承受8g大小的加速度,這表示什么意思?(3)當(dāng)飛船返回地面,減速下降時(shí),航天員會(huì)有什么樣的感覺?答案:(1)1159.2N(2)見解析(3)見解析解析:(1)對(duì)航天員受力分析如圖所示。由牛頓其次定律得FN-mg=ma,即FN=mg+ma=m(g+a)=63×(9.8+8.6)N=1159.2N。由牛頓第三定律知,航天員對(duì)座椅的壓力FN'=FN=1159.2N。(2)表示航天員可承受大小為自身重力8倍的壓力。(3)當(dāng)飛船減速下降時(shí),飛船的加速度豎直向上,處于超重狀態(tài),航天員會(huì)有超重的感覺。6.小明用臺(tái)秤探討人在升降電梯中的超重與失重現(xiàn)象。他在地面上用臺(tái)秤稱得其體重為500N,再將臺(tái)秤移至電梯內(nèi)稱其體重,電梯從t=0時(shí)由靜止起先運(yùn)動(dòng)到t=11s時(shí)停止,得到臺(tái)秤的示數(shù)F隨時(shí)間t改變的圖像如圖所示,g取10m/s2。求:(1)小明在0~2s內(nèi)加速度a1的大小,并推斷在這段時(shí)間內(nèi)他處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài);(2)在10~11s內(nèi),臺(tái)秤的示數(shù)F3;(3)小明運(yùn)動(dòng)的總位移大小。答案:(1)1m/s2失重狀態(tài)(2)600N(3)19m解析:(1)由題圖可知,在0~2s內(nèi),臺(tái)秤對(duì)小明的支持力F1=450N,由牛頓其次定律有mg-F1=ma1解得a1=1m/s2加速度

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