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超重和失重課時(shí)作業(yè)含解析新人教版必修第一冊(cè)

PAGEPAGE7超重和失重時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1．有關(guān)超重和失重的下列說(shuō)法正確的是(B)A．游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B．蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過(guò)程中都處于失重狀態(tài)C．舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)D．體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)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(shí)處于失重狀態(tài)，在加速度向上時(shí)處于超重狀態(tài)，而相對(duì)地面靜止不動(dòng)時(shí)既不超重也不失重．選項(xiàng)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(gè)體重為G的運(yùn)動(dòng)員要沿這根繩子從高處豎直滑下．若G>FT，要使下滑時(shí)繩子不斷，則運(yùn)動(dòng)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(guò)程中運(yùn)動(dòng)員受重力和摩擦力，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員加速下滑時(shí)，合力方向向下，也就是說(shuō)繩子給運(yùn)動(dòng)員的摩擦力小于重力，所以這時(shí)繩子承受較小的力，不簡(jiǎn)單被拉斷，故選項(xiàng)A正確．3.如圖所示，A，B兩人用平安帶連接在一起，從飛機(jī)上跳下進(jìn)行雙人跳傘運(yùn)動(dòng)，著陸傘未打開(kāi)時(shí)不計(jì)空氣阻力．下列說(shuō)法正確的是(A)A．在著陸傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中，平安帶的作用力肯定為零B．在著陸傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中，平安帶的作用力大于B的重力C．在著陸傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中，平安帶的作用力等于B的重力D．在著陸傘打開(kāi)后減速下降過(guò)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(kāi)時(shí)，A，B兩人一起做自由落體運(yùn)動(dòng)，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(cuò)誤；著陸傘打開(kāi)后，A、B減速下降，加速度向上，則A，B處于超重狀態(tài)，對(duì)B有：FT－mg＝ma，即FT＝mg＋ma>mg，故D錯(cuò)誤．4．小芳站在電梯中的體重計(jì)上，電梯靜止時(shí)體重計(jì)示數(shù)如圖(甲)所示，電梯運(yùn)行經(jīng)過(guò)5樓時(shí)體重計(jì)示數(shù)如圖(乙)所示，則此時(shí)(A)A．電梯可能在向上運(yùn)動(dòng)B．電梯肯定在向下運(yùn)動(dòng)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(jì)示數(shù)減小，物體對(duì)支撐物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮谥亓槭е兀芍颂幱谑е貭顟B(tài)，失重時(shí)加速度向下，故可知電梯具有向下的加速度，則可能的運(yùn)動(dòng)狀況是：向下加速運(yùn)動(dòng)，向上減速運(yùn)動(dòng)．故A正確，B，C，D錯(cuò)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(guò)程中人對(duì)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(xiàng)選擇題6．某試驗(yàn)小組，利用DIS系統(tǒng)視察超重和失重現(xiàn)象，他們?cè)陔娞輧?nèi)做試驗(yàn)，在電梯的地板上放置一個(gè)壓力傳感器，在傳感器上放一個(gè)重為20N的物塊，如圖甲所示，試驗(yàn)中計(jì)算機(jī)顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時(shí)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(shí)刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)B．從時(shí)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(shí)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(shí)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(xiàng)B、C正確．7．某科技愛(ài)好小組用試驗(yàn)裝置來(lái)模擬火箭放射衛(wèi)星．火箭點(diǎn)燃后從地面豎直升空，t1時(shí)刻第一級(jí)火箭燃料燃盡后脫落，t2時(shí)刻其次級(jí)火箭燃料燃盡后脫落，此后不再有燃料燃燒．試驗(yàn)中測(cè)得火箭豎直方向的速度—時(shí)間圖象如圖所示，設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不計(jì)空氣阻力，燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的推力大小恒定．下列推斷正確的是(CD)A．t2時(shí)刻火箭到達(dá)最高點(diǎn)，t3時(shí)刻火箭落回地面B．火箭在0～t1時(shí)間內(nèi)的加速度大于t1～t2時(shí)間內(nèi)的加速度C．t1～t2時(shí)間內(nèi)火箭處于超重狀態(tài)，t2～t3時(shí)間內(nèi)火箭處于失重狀態(tài)D．火箭在t2～t3時(shí)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(yùn)動(dòng)，在t2時(shí)刻火箭速度達(dá)到最大，t3時(shí)刻火箭到達(dá)最高點(diǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；0～t1時(shí)間內(nèi)的加速度小于t1～t2時(shí)間內(nèi)的加速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t1～t2時(shí)間內(nèi)火箭向上加速，處于超重狀態(tài)，t2～t3時(shí)間內(nèi)火箭向上減速，處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)C正確；在t2～t3時(shí)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(xiàng)D正確．8.電梯的頂部掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，測(cè)力計(jì)下端掛了一個(gè)質(zhì)量為1kg的重物，電梯做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人視察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?2N．關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)(如圖所示)，以下說(shuō)法正確的是(g取10m/s2)(AD)A．電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2B．電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2C．電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2D．電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，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(xiàng)AD正確、BC錯(cuò)誤．三、非選擇題9．太空是一個(gè)微重力、高真空、強(qiáng)輻射的環(huán)境，人類可以利用這樣的自然試驗(yàn)室制造出沒(méi)有內(nèi)部缺陷的晶體，生產(chǎn)出能承受強(qiáng)大拉力的細(xì)如蠶絲的金屬絲．假如將來(lái)的某天你乘坐飛船進(jìn)行“微重力的體驗(yàn)”行動(dòng)，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(shí)間里可以進(jìn)行關(guān)于微重力影響的試驗(yàn)．已知下落的過(guò)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)下的加速度大小；(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(guó)某運(yùn)動(dòng)員在蹦床競(jìng)賽中的一個(gè)情景．設(shè)這位蹦床運(yùn)動(dòng)員僅在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員的腳在接觸蹦床過(guò)程中，蹦床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的彈力F隨時(shí)間t的改變規(guī)律通過(guò)傳感器用計(jì)算機(jī)繪制出來(lái)，如圖乙所示．g取10m/s2，依據(jù)F－t圖象求：(1)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量．(2)運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大加速度．(3)在不計(jì)空氣阻力狀況下，運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床上升的最大高度．解析：(1)由題圖乙可知，剛站上去的時(shí)候彈力等于重力，故運(yùn)動(dòng)員所受重力為500N，設(shè)運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為m，則m＝eq\f(G,g)＝50kg.(2)由題圖乙可知蹦床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的最大彈力為Fm＝2500N，設(shè)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)蹦床的時(shí)刻為6.8s或9.4s，再下落到蹦床上的時(shí)刻為8.4s或11s，它們的時(shí)間間隔均為1.6s．依據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，可知其自由下落的時(shí)間為0.8s.設(shè)運(yùn)動(dòng)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(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(shí)間內(nèi)他處于超重還是失重狀態(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x.解析：(1)由圖象可知，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(shí)間為t3,0～2s的時(shí)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(yùn)動(dòng)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(jī)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(jī)中最多能舉起m2＝40kg的物體，則此升降機(jī)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(gè)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(gè)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