猜想08 超重與失重、動力學圖像、動力學兩類基本問題（解析版）-高一上期末物理考點大串（人教版）

猜想08超重與失重、動力學圖像、動力學兩類基本問題題題型一超重與失重1．10月2日，杭州亞運會蹦床項目結束女子個人比賽的爭奪，中國選手朱雪瑩、胡譯乘包攬冠亞軍。假設在比賽的時候某一個時間段內蹦床所受的壓力如圖所示，忽略空氣阻力，，則以下說法正確的是（）A．1.0s到1.2s之間運動員處于失重狀態(tài)B．1.0s到1.2s之間運動員處于超重狀態(tài)C．在圖示的運動過程中，運動員離開蹦床后上升的最大高度為9.8mD．在圖示的運動過程中，運動員離開蹦床后上升的最大高度為3.2m【答案】D【詳解】AB．蹦床所受的壓力大小與蹦床對運動員的支持力大小相等，可知1.0s到1.2s之間蹦床對運動員的支持力逐漸增大，過程為運動開始接觸蹦床到到達最低點，根據(jù)牛頓第二定律該段過程為運動員先向下加速后減速，加速度先向下后向上，先失重后超重，故AB錯誤；CD．根據(jù)圖線可知運動從離開蹦床到再次接觸蹦床的時間為，該段時間運動員做豎直上拋運動，故離開蹦床后上升的最大高度為故C錯誤，D正確。故選D。2．一質量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時間t的關系圖像如圖所示，乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小為g，以下判斷正確的是（）A．時間內，v增大，F(xiàn)N>mg B．時間內，v減小，F(xiàn)N<mgC．時間內，v增大，F(xiàn)N<mg D．時間內，v減小，F(xiàn)N>mg【答案】D【詳解】AB．由于s-t圖像的斜率表示速度，可知在0~t1時間內速度增加，即乘客的加速度向下，處于失重狀態(tài)，則FN<mg故AB錯誤；CD．在t2~t3時間內速度減小，即乘客在減速下降，加速度向上，處于超重狀態(tài)，則FN>mg，C錯誤，D正確；故選D。3．如圖甲是某人站在壓力傳感器上做下蹲-起跳動作的示意圖，人的重力為，中間的●表示人的重心，圖乙是根據(jù)傳感器畫出的圖線，乙圖中、、、各點均與甲圖中各狀態(tài)相對應，其它幾個點對應的狀態(tài)在甲圖中沒有畫出，圖中、、對應的縱坐標均為，取重力加速度。請根據(jù)這兩個圖所給出的信息，判斷下面說法中正確的是（

）A．此人在點對應的狀態(tài)時，處于超重狀態(tài)B．此人在點對應的狀態(tài)時的加速度大于在點對應的狀態(tài)時的加速度C．此人在點對應的狀態(tài)時的加速度等于在點對應的狀態(tài)時的加速度D．此人在點對應的狀態(tài)時恰好離開傳感器【答案】CD【詳解】A．此人在b點時人對傳感器的壓力小于其重力，處于失重狀態(tài)，故A錯誤；B．由圖可知，此人在點對應的狀態(tài)時人對傳感器的壓力等于其重力，加速度為零，而人在b點時加速度不為零，故B錯誤；C．由圖可知，此人在a點、點對應的狀態(tài)時人對傳感器的壓力都等于其重力，加速度都為零，故C正確；D．此人在點時人對傳感器的壓力等于零，故人恰好離開傳感器，故D正確。故選CD。4．太空探索已成為眾多青年才俊的志向，很多年輕人都立志做一名遨游太空的宇航員。但要成為一名宇航員，需具備一定的耐受力能力。在飛船加速過程中，宇航員處于超重狀態(tài)。人們把這種狀態(tài)下宇航員對座椅的壓力FN與靜止在地球表面時所受重力mg的比值，稱為耐受力值，用k表示。在選拔宇航員時，要求其耐受力值為4≤k≤12。若某次宇宙飛船執(zhí)行任務過程中，在飛船起飛階段宇航員的耐受力值k1=4.2，而重返大氣層階段飛船以a2=5.2m/s2的加速度豎直向下減速運動。設宇航員質量m=75kg，求：（g取10m/s2）（1）飛船起飛階段加速度a1的大??；（2）返回大氣層時宇航員的耐受力值k2。

【答案】（1）32m/s2；（2）1.52【詳解】（1）飛船起飛階段，由題可知得到宇航員與飛船加速度相同，起飛時宇航員受力如圖1：重力mg、支持力與壓力等大為；根據(jù)牛頓第二定律，取豎直向上為正方向，有代入數(shù)據(jù)，解得（2）飛船返回大氣層時，宇航員受力如圖2：重力mg、支持力

根據(jù)牛頓第二定律，取豎直向上為正方向，有：根據(jù)牛頓第三定律代入數(shù)據(jù)，解得耐受力值5．一種巨型娛樂器械可以使人體驗超重和失重狀態(tài)（如圖）。一個可乘坐二十多個人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上，由升降機送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下。落到一定位置時，制動系統(tǒng)啟動，到地面時剛好停下。已知座艙開始下落時的高度為76m，當落到離地面28m的位置時開始制動，座艙做勻減速運動。若座艙中某人用手托著質量為0.2的手機，當座艙落到離地面50m的位置時，手的感覺如何？當座艙落到離地面15m的位置時，手要用多大的力才能托住手機？【答案】(1)人的手感覺不到手機的壓力；(2)5.4N【詳解】(1)當座艙落到離地面50m的位置時，座艙以及人、手機都在自由下落，均處于完全失重狀態(tài)，因此人的手感覺不到手機的壓力，就好像手機沒有重量一樣；(2)設座艙做勻減速運動的加速度為a，座艙自由下落h1=48m后的速度為v，之后勻減速運動h2=28m到地面時剛好停下，則；解得座艙落到離地面15m的位置時，手機處于超重狀態(tài)，設人手托手機的力為F，則解得題題型二動力學圖像6．如圖甲所示，物塊的質量m=1kg，初速度v0=5m/s，在一水平向左的恒力F作用下從O點沿粗糙的水平面向右運動，某時刻后恒力F突然反向，整個過程中物塊速度的平方隨位置坐標變化的關系圖像如圖乙所示，重力加速度g取10m/s2。下列選項中正確的是（）

A．0~10m內物塊的加速度大小為2.5m/s2B．在5s末恒力F開始反向物塊做勻加速運動C．恒力F的大小為0.875ND．物塊與水平面的動摩擦因數(shù)為0.375【答案】C【詳解】A．由公式可知，圖像的斜率大小表示，0~10m內物塊的加速度大小為，A錯誤；B．根據(jù)可知物塊做勻減速的時間為所以在4s末恒力F開始反向物塊做勻加速運動，B錯誤；C．物塊做勻加速運動時的加速度為根據(jù)牛頓第二定律可知解得；

，C正確；D．物塊與水平面的動摩擦因數(shù)為，D錯誤。故選C。7．如圖（a）所示，傾角為θ的斜面固定在水平地面上，一物體在水平推力F的作用下沿斜面向上運動，逐漸增大F，物體的加速度隨之改變，其加速度a隨F變化的圖像如圖（b）所示。g=10m/s2。根據(jù)圖（b）中所提供的信息，下列判斷正確的是（）

A．若斜面光滑，可計算出加速度為6m/s2時物體的速度B．若斜面光滑，可作出物體運動的速度時間圖像C．若斜面粗糙，增大物體的質量后重復前面的實驗，得到的圖像斜率保持不變D．若斜面粗糙，換一質量為原質量兩倍的另一物體重復剛才的實驗，得到圖像的縱坐標截距保持不變【答案】D【詳解】A．題中并未說明力F隨時間變化的情況，故無法求出加速度為6m/s2時物體的速度大小，故A錯誤；B．由于不知道物體的受力隨時間變化情況，無法求出各時刻物體的速度，無法作出物體的速度時間圖像，故B錯誤；C．若斜面粗糙，對物體受力分析，沿著斜面方向方向，由牛頓第二定律有解得可知增大物體的質量后重復前面的實驗，得到的圖像斜率改變，故C錯誤；D．由以上分析可知，換一質量為原質量兩倍的另一物體重復剛才的實驗，得到圖像的縱坐標截距保持不變，故D正確。故選D。8．無線充電寶可通過磁吸力吸附在手機背面，如圖甲所示為科創(chuàng)小組某同學手握手機（手不接觸充電寶），利用手機軟件記錄豎直放置的手機及吸附的充電寶從靜止開始在豎直方向上的一次變速運動過程（手機與充電寶始終相對靜止），記錄的加速度a隨時間t變化的圖像如圖乙所示（規(guī)定向上為正方向），t2時刻充電寶速度為零，且最終處于靜止狀態(tài)。已知手機的質量為0.3kg，無線充電寶質量為0.2kg，手機與充電寶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取10m/s2.在該過程中下列說法正確的是（）A．充電寶在t1與t2時刻所受的摩擦力方向相同B．t3時刻充電寶受的摩擦力大小為3.6NC．充電寶受到的靜摩擦力的最大值為7.5ND．充電寶與手機之間的吸引力大小至少為10N【答案】AD【詳解】A.充電寶在t2時刻具有向上的最大加速度，由牛頓第二定律知摩擦力方向豎直向上，t1時刻充電寶具有向下的加速度，而加速度小于重力加速度，所以摩擦力方向向上，所以充電寶在t2與t1時刻所受的摩擦力方向相同，故A正確；B.t3時刻由牛頓第二定律可得根據(jù)圖像可知，解得故B錯誤；CD.t2時刻充電寶具有向上的最大加速度，充電寶與手機之間的摩擦力最大，此時由牛頓第二定律有又解得充電寶與手機之間的吸引力大小至少為，故D正確，C錯誤。故選AD。9．如圖甲所示，一質量為的物體受水平拉力F作用，在粗糙水平面上做加速直線運動時的圖像如圖乙所示，時其速度大小為，滑動摩擦力大小恒為，則（）A．時，物體的速度為 B．時，物體的速度為C．時，水平拉力F的大小為 D．時，水平拉力F的大小為【答案】BD【詳解】AB．根據(jù)可知圖象中，圖象與坐標軸圍成的面積表示速度的增量，則在時刻，物體的速度故A錯誤，B正確；CD．由圖可知時，加速度為。根據(jù)牛頓第二定律有代入數(shù)據(jù)得故C錯誤，D正確。故選BD。10．粗糙的水平地面上一物體在水平拉力作用下做直線運動，水平拉力F及物體的運動速度v隨時間變化的圖像如圖甲和圖乙所示。取重力加速度g=10m/s2。則（）

A．前2s內物體運動的加速度大小為2m/s2 B．前4s內物體運動的位移的大小為8mC．物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.1 D．物體的質量為10kg【答案】AC【詳解】A．根據(jù)速度圖像的斜率等于加速度，知前2s內物體的運動加速度故A正確；B．圖像與坐標軸圍成的面積表示位移，前4s內物體的位移為故B錯誤；CD．前2s內根據(jù)牛頓第二定律得后2s內由圖得F1=15N，F(xiàn)2=5N，代入解得，故C正確，D錯誤。故選AC。題題型三動力學兩類基本問題5．民航客機都有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機緊急著陸后，打開緊急出口，狹長的氣囊會自動充氣，生成一條連接出口與地面的斜面，人員可沿氣囊滑行到地面（如圖所示）。假設某型號的飛機艙口下沿距地面高度為3.6m，氣囊所形成的斜面長度為6m，一個質量為60kg的人在氣囊頂端由靜止沿斜面滑下時，可視為做勻加速直線運動，人與氣囊間的動摩擦因數(shù)為0.5，不計其他阻力，已知，重力加速度g取10m/s2.下列說法正確的是（）

A．下滑過程中，氣囊對人的作用力方向豎直向上 B．人滑至氣囊底端所經(jīng)歷的時間為sC．人滑至氣囊底端時的速度大小為2m/s D．下滑過程中，氣囊對人的摩擦力大小為300N【答案】C【詳解】A．下滑的過程中若人勻速下滑，則氣囊對人的作用力與重力等大反向，即氣囊對人的作用力豎直向上，但由于人加速下滑，則氣囊對人的作用力的方向不是豎直向上，故A錯誤；B．斜面與地面夾角為解得根據(jù)牛頓第二定律可知解得根據(jù)勻變速直線運動位移與時間的關系解得故B錯誤；C．根據(jù)勻變速直線運動速度與時間的關系解得故C正確；D．氣囊對人的摩擦力大小為故D錯誤。故選C。10．如圖甲所示，用水平壓力將物塊按壓在豎直墻壁上，隨時間的變化情況如圖乙所示。物塊的速度隨時間的變化情況如圖丙所示。取重力加速度，結合圖乙和圖丙，下列說法正確的有（

）

A．內物塊所受摩擦力大于重力B．不能求出物塊的質量C．可以求出物塊與墻面間的動摩擦因數(shù)D．若內恒為，則第末物塊恰好靜止【答案】BD【詳解】A．由圖丙可知，內物塊處于靜止狀態(tài)，受力平衡，故內物塊所受摩擦力等于重力，故A錯誤；BC．由圖丙可知，內內物塊做勻加速直線運動，加速度為根據(jù)牛頓第二定律有可得，內物塊內物塊做勻速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律有可得故可知不能求出物塊的質量，不能求出物塊與墻面間的動摩擦因數(shù)，故B正確，C錯誤；D．若內恒為，物塊做勻減速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律有可得物塊停下所需要的時間為故若內恒為，則第末物塊恰好靜止，故D正確。故選BD。13．滑草運動受人們喜愛。如圖，某滑草滑道由AB、BC兩段不同的草皮組成，滑道AB為傾斜直軌道，滑道BC為水平直軌道，兩滑道在B點平滑連接。小陳同學乘坐滑草車從A點由靜止開始沿滑道自由下滑，最后停在C點，整個滑行過程用時15s，已知滑道AB和BC分別長L1＝80m、L2＝40m，小陳與滑草車的總質量m＝60kg，傾斜滑道與水平面夾角，滑草車在AB和BC段的運動均可視為勻變速直線運動，滑草車通過B點前后速度大小不變。（，g＝10m/s2）。求：（1）小陳和滑草車在滑行過程中的最大速度；（2）小陳和滑草車在AB段滑行的時間；（3）小陳和滑草車在AB段滑行受到的平均阻力的大小。【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】（1）根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律可知全程的平均速度為，根據(jù)平均速度和位移的關系可得解得（2）根據(jù)平均速度和位移的關系可得解得（3）斜直軌道上的加速度解得根據(jù)牛頓第二定律可得解得14．如圖，一只可愛的企鵝在傾角為的冰面上玩要，先以恒定加速度從冰面底部由靜止開始沿直線向上“奔跑”，經(jīng)后，在處，突然臥倒以肚皮貼著冰面向前滑行，最后退滑到出發(fā)點。企鵝在滑行過程中姿勢保持不變，企鵝肚皮與冰面間的動摩擦因數(shù)，已知，，取重力加速度，求：（1）企鵝向上“奔跑”的加速度大小；（2）企鵝臥倒后還能向前滑行的最大距離；（3）企鵝從臥倒至退滑到出發(fā)點過程所用的總時間（結果可用根號表示）?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【詳解】（1）設企鵝向上“奔跑”時加速度大小為，有解得（2）設企鵝向上“奔跑”時的末速度大小為，有設向上滑行時企鵝的加速度大小為，時間為，由牛頓第二定律有解得又解得則可得上滑位移為（3）設向下滑行時，企鵝的加速度大小為，時間為，由牛頓第二定律有解得由位移與時間的關系式可得解得總時間為15．如圖