2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運動和力的關(guān)系6超重和失重課時作業(yè)含解析新人教版必修第一冊

PAGEPAGE7超重和失重時間：45分鐘一、單項選擇題1．有關(guān)超重和失重的下列說法正確的是(B)A．游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài)B．蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)C．舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi)處于超重狀態(tài)D．體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài)解析：由超重、失重和完全失重的概念可知，在加速度向下時處于失重狀態(tài)，在加速度向上時處于超重狀態(tài)，而相對地面靜止不動時既不超重也不失重．選項B正確．2．一根豎直懸掛的繩子所能承受的最大拉力為FT，有一個體重為G的運動員要沿這根繩子從高處豎直滑下．若G>FT，要使下滑時繩子不斷，則運動員應(yīng)當(dāng)(A)A．以較大的加速度加速下滑B．以較大的速度勻速下滑C．以較小的速度勻速下滑D．以較小的加速度減速下滑解析：下滑過程中運動員受重力和摩擦力，當(dāng)運動員加速下滑時，合力方向向下，也就是說繩子給運動員的摩擦力小于重力，所以這時繩子承受較小的力，不簡單被拉斷，故選項A正確．3.如圖所示，A，B兩人用平安帶連接在一起，從飛機上跳下進(jìn)行雙人跳傘運動，著陸傘未打開時不計空氣阻力．下列說法正確的是(A)A．在著陸傘未打開的下降過程中，平安帶的作用力肯定為零B．在著陸傘未打開的下降過程中，平安帶的作用力大于B的重力C．在著陸傘未打開的下降過程中，平安帶的作用力等于B的重力D．在著陸傘打開后減速下降過程中，平安帶的作用力小于B的重力解析：據(jù)題意，著陸傘未打開時，A，B兩人一起做自由落體運動，處于完全失重狀態(tài)，則A，B之間平安帶的作用力為0，A正確，B，C錯誤；著陸傘打開后，A、B減速下降，加速度向上，則A，B處于超重狀態(tài)，對B有：FT－mg＝ma，即FT＝mg＋ma>mg，故D錯誤．4．小芳站在電梯中的體重計上，電梯靜止時體重計示數(shù)如圖(甲)所示，電梯運行經(jīng)過5樓時體重計示數(shù)如圖(乙)所示，則此時(A)A．電梯可能在向上運動B．電梯肯定在向下運動C．電梯的加速度方向肯定向上D．電梯的加速度方向不能確定解析：由圖可知體重計示數(shù)減小，物體對支撐物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮谥亓槭е?，可知人處于失重狀態(tài)，失重時加速度向下，故可知電梯具有向下的加速度，則可能的運動狀況是：向下加速運動，向上減速運動．故A正確，B，C，D錯誤．5．人站在地面，豎直向上提起質(zhì)量為1kg的物體，物體獲得的加速度為5m/s2(g取10m/s2)．則此過程中人對物體的作用力為(C)A．5N B．10NC．15N D．20N解析：依據(jù)牛頓其次定律，物體豎直方向上有F－mg＝ma，求得F＝15N.二、多項選擇題6．某試驗小組，利用DIS系統(tǒng)視察超重和失重現(xiàn)象，他們在電梯內(nèi)做試驗，在電梯的地板上放置一個壓力傳感器，在傳感器上放一個重為20N的物塊，如圖甲所示，試驗中計算機顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時間改變的關(guān)系，如圖乙所示．以下依據(jù)圖象分析得出的結(jié)論中正確的是(BC)A．從時刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)B．從時刻t3到t4，物塊處于失重狀態(tài)C．電梯可能起先停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最終停在高樓層D．電梯可能起先停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最終停在低樓層解析：由題圖可知在0～t1、t2～t3及t4之后，傳感器所受壓力大小等于物塊的重力大?。籺1～t2時間段內(nèi)，傳感器所受壓力大小大于物塊重力，處于超重狀態(tài)，加速度向上；t3～t4時間段內(nèi)，壓力小于物塊重力，處于失重狀態(tài)，加速度向下．綜上所述，選項B、C正確．7．某科技愛好小組用試驗裝置來模擬火箭放射衛(wèi)星．火箭點燃后從地面豎直升空，t1時刻第一級火箭燃料燃盡后脫落，t2時刻其次級火箭燃料燃盡后脫落，此后不再有燃料燃燒．試驗中測得火箭豎直方向的速度—時間圖象如圖所示，設(shè)運動過程中不計空氣阻力，燃料燃燒時產(chǎn)生的推力大小恒定．下列推斷正確的是(CD)A．t2時刻火箭到達(dá)最高點，t3時刻火箭落回地面B．火箭在0～t1時間內(nèi)的加速度大于t1～t2時間內(nèi)的加速度C．t1～t2時間內(nèi)火箭處于超重狀態(tài)，t2～t3時間內(nèi)火箭處于失重狀態(tài)D．火箭在t2～t3時間內(nèi)的加速度大小等于重力加速度解析：從圖象可知，火箭始終向上運動，在t2時刻火箭速度達(dá)到最大，t3時刻火箭到達(dá)最高點，選項A錯誤；0～t1時間內(nèi)的加速度小于t1～t2時間內(nèi)的加速度，選項B錯誤；t1～t2時間內(nèi)火箭向上加速，處于超重狀態(tài)，t2～t3時間內(nèi)火箭向上減速，處于失重狀態(tài)，選項C正確；在t2～t3時間內(nèi)火箭只受到重力的作用，向上減速，加速度的大小等于重力加速度，選項D正確．8.電梯的頂部掛一個彈簧測力計，測力計下端掛了一個質(zhì)量為1kg的重物，電梯做勻速直線運動時，彈簧測力計的示數(shù)為10N，在某時刻電梯中的人視察到彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)?2N．關(guān)于電梯的運動(如圖所示)，以下說法正確的是(g取10m/s2)(AD)A．電梯可能向上加速運動，加速度大小為2m/s2B．電梯可能向下加速運動，加速度大小為4m/s2C．電梯可能向上減速運動，加速度大小為4m/s2D．電梯可能向下減速運動，加速度大小為2m/s2解析：由題意知，重物受的合力方向向上，加速度向上，由牛頓其次定律，F(xiàn)－mg＝ma，解得a＝2m/s2，電梯可能向上加速，也可能向下減速，選項AD正確、BC錯誤．三、非選擇題9．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自然試驗室制造出沒有內(nèi)部缺陷的晶體，生產(chǎn)出能承受強大拉力的細(xì)如蠶絲的金屬絲．假如將來的某天你乘坐飛船進(jìn)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的失重狀態(tài)，你在這段時間里可以進(jìn)行關(guān)于微重力影響的試驗．已知下落的過程中飛船受到的空氣阻力為重力的0.04倍，重力加速度g取10m/s2，試求：(1)飛船在失重狀態(tài)下的加速度大??；(2)飛船在微重力狀態(tài)中下落的距離．解析：(1)設(shè)飛船在失重狀態(tài)下的加速度為a，由牛頓其次定律得mg－Ff＝ma又Ff＝0.04mg即mg－0.04mg＝ma解得a＝9.6m/s2(2)由x＝eq\f(1,2)at2得x＝eq\f(1,2)×9.6×252m＝3000m.答案：(1)9.6m/s2(2)3000m10．圖甲是我國某運動員在蹦床競賽中的一個情景．設(shè)這位蹦床運動員僅在豎直方向上運動，運動員的腳在接觸蹦床過程中，蹦床對運動員的彈力F隨時間t的改變規(guī)律通過傳感器用計算機繪制出來，如圖乙所示．g取10m/s2，依據(jù)F－t圖象求：(1)運動員的質(zhì)量．(2)運動員在運動過程中的最大加速度．(3)在不計空氣阻力狀況下，運動員離開蹦床上升的最大高度．解析：(1)由題圖乙可知，剛站上去的時候彈力等于重力，故運動員所受重力為500N，設(shè)運動員質(zhì)量為m，則m＝eq\f(G,g)＝50kg.(2)由題圖乙可知蹦床對運動員的最大彈力為Fm＝2500N，設(shè)運動員的最大加速度為am，則Fm－mg＝mamam＝eq\f(Fm－mg,m)＝eq\f(2500－500,50)m/s2＝40m/s2.(3)由題圖乙可知運動員離開蹦床后做豎直上拋運動，離開蹦床的時刻為6.8s或9.4s，再下落到蹦床上的時刻為8.4s或11s，它們的時間間隔均為1.6s．依據(jù)豎直上拋運動的對稱性，可知其自由下落的時間為0.8s.設(shè)運動員上升的最大高度為H，則H＝eq\f(1,2)gt2＝eq\f(1,2)×10×0.82m＝3.2m.答案：(1)50kg(2)40m/s2(3)3.2m11．小明用臺秤探討人在升降電梯中的超重與失重現(xiàn)象．他在地面上用臺秤稱得其體重為500N，再將臺秤移至電梯內(nèi)稱其體重，電梯從t＝0時由靜止起先運動到t＝11s時停止，得到臺秤的示數(shù)F隨時間t改變的圖象如圖所示，g取10m/s2.求：(1)小明在0～2s內(nèi)加速度a1的大小，并推斷在這段時間內(nèi)他處于超重還是失重狀態(tài)；(2)在10～11s內(nèi)，臺秤的示數(shù)F3；(3)小明運動的總位移x.解析：(1)由圖象可知，在0～2s內(nèi)，臺秤對小明的支持力F1＝450N由牛頓其次定律有mg－F1＝ma1解得a1＝1m/s2加速度方向豎直向下，故小明處于失重狀態(tài)．(2)設(shè)在10～11s內(nèi)小明的加速度為a3，時間為t3,0～2s的時間為t1，則a1t1＝a3t3解得a3＝2m/s2，由牛頓其次定律有F3－mg＝ma3解得F3＝600N.(3)0～2s內(nèi)位移x1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＝2m2～10s內(nèi)位移x2＝a1t1t2＝16m10～11s內(nèi)位移x3＝eq\f(1,2)a3teq\o\al(2,3)＝1m小明運動的總位移x＝x1＋x2＋x3＝19m.答案：(1)1m/s2失重(2)600N(3)19m12．某人在以a＝2.5m/s2的加速度勻加速下降的升降機中最多可舉起m1＝80kg的物體，則此人在地面上最多可舉起多少千克的物體？若此人在勻加速上升的升降機中最多能舉起m2＝40kg的物體，則此升降機上升的加速度為多大？(g取10m/s2)解析：此人的最大舉力，在不同參照系中這個舉力是恒定的，設(shè)此人最大舉力為F.“人最多能舉起80kg的物體”的意思是這個人能施加給外界物體的最大舉力恰能使80kg的物體以2.5m/s2的