4-6-超重和失重-人教版(2019)高中物理必修第一冊(cè)練習(xí)

第四章第六節(jié)超重和失重同步練習(xí)【基礎(chǔ)訓(xùn)練】1．物體在共點(diǎn)力作用下，下列說法中正確的是()A．物體的速度在某一時(shí)刻等于零，物體就一定處于平衡狀態(tài)B．物體相對(duì)另一物體保持靜止時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài)C．物體所受合力為零，就一定處于平衡狀態(tài)D．物體做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于平衡狀態(tài)解析：選C某一時(shí)刻速度為零的物體，受力不一定為零，故不一定處于平衡狀態(tài)，A錯(cuò)；物體相對(duì)于另一物體靜止時(shí)，該物體不一定靜止，如當(dāng)另一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，該物體也做變速運(yùn)動(dòng)，此物體處于非平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)；C選項(xiàng)符合平衡條件的判斷，為正確選項(xiàng)；物體做勻加速運(yùn)動(dòng)，所受合力不為零，故不是平衡狀態(tài)，D錯(cuò)。2．下列說法正確的是()A．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)B．蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過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．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)解析：選B從受力上看，失重物體所受合外力向下，超重物體所受合外力向上；從加速度上看，失重物體的加速度向下，而超重物體的加速度向上。A、C、D中的各運(yùn)動(dòng)員所受合外力為零，加速度為零，只有B中的運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài)。3．某研究性學(xué)習(xí)小組，為探究電梯啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的加速度大小，小明同學(xué)站在體重計(jì)上乘電梯從1層到10層，之后又從10層返回到1層，并用照相機(jī)進(jìn)行記錄，請(qǐng)認(rèn)真觀察分析下列圖片，得出正確的判斷是()第3題圖A．根據(jù)圖2和圖3，可估測(cè)電梯向上啟動(dòng)時(shí)的加速度B．根據(jù)圖1和圖2，可估測(cè)電梯向上制動(dòng)時(shí)的加速度C．根據(jù)圖1和圖5，可估測(cè)電梯向下制動(dòng)時(shí)的加速度D．根據(jù)圖4和圖5，可估測(cè)電梯向下啟動(dòng)時(shí)的加速度解析：選C圖1顯示該同學(xué)實(shí)際的體重，圖2顯示向上加速超重時(shí)的示數(shù)，圖3顯示向上減速失重時(shí)的示數(shù)，圖4顯示向下加速失重時(shí)的示數(shù)，圖5顯示向下減速超重時(shí)的示數(shù)，綜合圖片可知，圖1和圖3或圖5可估測(cè)電梯制動(dòng)時(shí)的加速度，圖1和圖2或圖4可估測(cè)電梯啟動(dòng)時(shí)的加速度，故C正確。4.蹦極是一種極限體育項(xiàng)目，可以鍛煉人的膽量和意志。運(yùn)動(dòng)員從高處跳下，彈性繩被拉展前做自由落體運(yùn)動(dòng)，彈性繩被拉展后在彈性繩的緩沖作用下，運(yùn)動(dòng)員下落一定高度后速度減為零。在這下降的全過程中，下列說法中正確的是()A．彈性繩拉展前運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài)，彈性繩拉展后運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài)B．彈性繩拉展后運(yùn)動(dòng)員先處于失重狀態(tài)，后處于超重狀態(tài)C．彈性繩拉展后運(yùn)動(dòng)員先處于超重狀態(tài)，后處于失重狀態(tài)D．運(yùn)動(dòng)員一直處于失重狀態(tài)解析：選B以重力和彈力大小相等為臨界點(diǎn)，臨界點(diǎn)以上為失重，臨界點(diǎn)以下為超重，故B選項(xiàng)正確?！灸芰μ岣摺?．（多）小軍在校秋季運(yùn)動(dòng)會(huì)上跳過了1.8m的高度，奪得了男子組跳高冠軍，則小軍()A．在下降過程中處于失重狀態(tài)B．離地后的上升過程中處于超重狀態(tài)C．起跳過程中，地面對(duì)他的平均支持力大于他受到的重力D．起跳過程中，地面對(duì)他的平均支持力小于他受到的重力解析：答案：AC6.在“天宮一號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，只見指令長聶海勝輕盈地盤起了腿，來了個(gè)懸空打坐。對(duì)此，下列說法正確的是()A．聶海勝能夠盤起腿懸空打坐，是因?yàn)槁櫤俨皇苤亓．聶海勝能夠盤起腿懸空打坐，是因?yàn)槁櫤偎芎狭榱鉉．聶海勝能夠盤起腿懸空打坐，是因?yàn)槁櫤偎苤亓εc浮力大小相等、方向相反D．聶海勝能夠盤起腿懸空打坐，是因?yàn)槁櫤偬幱谕耆е貭顟B(tài)解析：選D聶海勝在“天宮一號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，隨實(shí)驗(yàn)艙一起繞地球運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)，故可以輕盈地盤起腿懸空打坐，D正確。7．一個(gè)質(zhì)量為3kg的物體，被放置在傾角α＝30°的固定光滑斜面上，在如圖3所示的甲、乙、丙三種情況下，物體能處于平衡狀態(tài)的是(g＝10m/s2)()圖3A．僅甲圖 B．僅乙圖C．僅丙圖 D．甲、乙、丙圖解析：選B物體受三個(gè)力的作用，重力、支持力、拉力。重力沿斜面向下的分力大小為15N，故只有乙圖中能保持平衡，選項(xiàng)B正確。8.在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計(jì)，電梯靜止時(shí)，曉敏同學(xué)站在體重計(jì)上，體重計(jì)示數(shù)為50kg，電梯運(yùn)動(dòng)過程中，某一段時(shí)間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖4所示，則在這段時(shí)間內(nèi)()圖4A．曉敏同學(xué)所受的重力變小了B．曉敏同學(xué)對(duì)體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對(duì)曉敏的支持力C．電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng)D．電梯的加速度大小為eq\f(g,5)，方向一定豎直向下解析：選D體重計(jì)示數(shù)變小，是由于曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力變小了，而曉敏的重力沒有改變，故A錯(cuò)誤。曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力與體重計(jì)對(duì)曉敏的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，大小一定相等，故B錯(cuò)誤。以豎直向下為正方向，有mg－F＝ma，即50g－40g＝50a，解得a＝eq\f(g,5)，加速度方向豎直向下，但速度方向可能是豎直向上，也可能是豎直向下，故C錯(cuò)誤，D正確。9.（多）如圖5所示，質(zhì)量為50kg的小紅同學(xué)站在升降機(jī)中的磅秤上，某一時(shí)刻她發(fā)現(xiàn)磅秤的示數(shù)為40kg，則在該時(shí)刻升降機(jī)可能是以下列哪種方式運(yùn)動(dòng)()圖5A．勻速上升 B．加速上升C．減速上升 D．加速下降解析：選CD小紅同學(xué)處于失重狀態(tài)，必有向下的加速度，即減速上升或加速下降，故C、D選項(xiàng)正確。10．（多）在電梯中，把一重物置于臺(tái)秤上，臺(tái)秤與力的傳感器相連，當(dāng)電梯從靜止加速上升，然后又勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，最后停止運(yùn)動(dòng)；傳感器的屏幕上顯示出其受的壓力與時(shí)間的關(guān)系圖像，如圖6所示，則()圖6A．電梯啟動(dòng)階段約經(jīng)歷了2.5s的加速上升過程B．電梯在啟動(dòng)階段約經(jīng)歷了4s加速上升過程C．電梯的最大加速度約為6.7m/s2D．電梯的最大加速度約為16.7m/s2解析：選BC由圖可看出：電梯在0～4s加速上升，4～18s勻速上升，18～22s減速上升，所以A錯(cuò)，B對(duì)；最大加速度a＝eq\f(ΔF,m)＝eq\f(20,3)m/s2≈6.7m/s2，故C對(duì)D錯(cuò)。11．(10分)某人在地面上最多能舉起60kg的重物，當(dāng)此人站在以5m/s2的加速度加速上升的升降機(jī)中，最多能舉起多重的物體。(g取10m/s2)解析：當(dāng)人在地面上舉起重物時(shí)，對(duì)重物分析，由牛頓第二定律得F－mg＝0在升降機(jī)內(nèi)舉起重物時(shí)，由于升降機(jī)具有豎直向上的加速度，故重物也具有相同的豎直向上的加速度，而人對(duì)外提供的最大力是不變的，對(duì)重物由牛頓第二定律得F－m′g＝m′a所以，在加速上升的升降機(jī)內(nèi)，人能舉起的重物的最大質(zhì)量為40kg。答案：40kg12．一質(zhì)量為m＝40kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上。電梯從t＝0時(shí)刻由靜止開始上升，在0～6s內(nèi)體重計(jì)示數(shù)F的變化情況如圖7所示。試問：在這段時(shí)間內(nèi)小孩超、失重情況及電梯上升的高度是多少？(取重力加速度g＝10m/s2)圖7解析：小孩體重G＝400N，由題圖知，在0～2s內(nèi)，F(xiàn)1＝440N，F(xiàn)1>G，電梯勻加速上升，小孩處于超重狀態(tài)，此時(shí)有a1＝eq\f(F1－G,m)＝1m/s2，v＝a1t1＝2m/s，h1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＝2m在2～5s內(nèi)，F(xiàn)2＝400N，F(xiàn)2＝G，電梯勻速上升，小孩處于平衡狀態(tài)，此時(shí)有h2＝vt2＝6m在5～6s內(nèi)，F(xiàn)3＝320N，F(xiàn)3<G，電梯勻減速上升，小孩處于失重狀態(tài)，此時(shí)有a3＝eq\f(G－F3,m)＝2m/s2又v－a3t3＝0，說明電梯在6s末停止。故h3＝eq\f(v,2)t3＝1m所以電梯上升的高度為h＝h1＋h2＋h3＝9m。答案：見解析13．質(zhì)量為60kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？人處于什么狀態(tài)？(g取10m/s2)(1)升降機(jī)勻速上升；(2)升降機(jī)以3m/s2的加速度加速上升；(3)升降機(jī)以4m/s2的加速度加速下降．解析：人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，受力情況如圖所示．(1)當(dāng)升降機(jī)勻速上升時(shí)，由牛頓第二定律得F合＝FN－G＝0所以人受到的支持力FN＝G＝mg＝600N根據(jù)牛頓第三定律得，人對(duì)體重計(jì)的壓力就等于體重計(jì)的示數(shù)，即600N，人處于平衡狀態(tài)．(2)當(dāng)升降機(jī)以3m/s2的加速度加速上升時(shí)，由牛頓第二定律得FN－G＝maFN＝ma＋G＝m(g＋a)＝780N由牛頓第三定律得，此時(shí)體重計(jì)的示數(shù)為780N，大于人的重力，人處于超重狀態(tài)．(3)當(dāng)升降機(jī)以4m/s2的加速度加速下降時(shí)，由牛頓第二定律得G－FN＝maFN＝G－ma＝m(g－a)＝360N由牛頓第三定律得，此時(shí)體重計(jì)的示數(shù)為360N，小于人的重力，人處于失重狀態(tài)．答案：(1)600N平衡狀態(tài)(2)780N超重狀態(tài)(3)360N失重狀態(tài)14.將金屬塊m用輕質(zhì)彈簧卡壓在一矩形箱中(如圖8所示)，在箱的上底板和下底板有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運(yùn)動(dòng)，當(dāng)箱以a＝2.0m/s2的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，上、下底板壓力傳感器分別顯示6.0N和10.0N(取g＝10m/s2)。圖8(1)若上底板壓力傳感器示數(shù)為下底板壓力傳感器示數(shù)的一半，試判斷箱的運(yùn)動(dòng)情況。(2)要使上底板壓力傳感器示數(shù)為零，箱沿豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況可能是怎樣的？解析：當(dāng)上底板壓力傳感器示數(shù)為6N，下底板壓力傳感器示數(shù)為10.0N時(shí)，對(duì)物體有：mg＋F上－F彈＝ma，F(xiàn)彈＝F下