2024-2025學年高中物理第3章6超重與失重練習含解析教科版必修1

PAGEPAGE66.超重與失重課時過關·實力提升一、基礎鞏固1.下列說法正確的是()A.蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)B.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)C.游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài)D.舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內處于超重狀態(tài)解析:蹦床運動員在空中上升和下落過程中都具有向下的加速度,均處于失重狀態(tài),A對;體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動、游泳運動員仰臥在水面靜止不動及舉重運動員在舉起杠鈴后不動時均處于平衡狀態(tài),B、C、D錯.答案:A2.(多選)人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機等航天器進入軌道后,其中人和物體都處于完全失重狀態(tài).這種狀態(tài)下,不能做的試驗是()A.液體的對流試驗B.用彈簧測力計測力C.用托里拆利管測艙內的氣壓D.用天平測物體的質量解析:在太空艙內處于完全失重狀態(tài),所以任何物體將不再對它的支持面有壓力和對懸掛它的物體有拉力.所以,彈簧測力計不能用來測物體重力,但是仍可以用來測力;天平不能測物體的質量;托里拆利管不能測氣壓;密度大的物體將不能下沉,密度小的物體也不能上浮,所以對流試驗也不能進行.選項A、C、D符合題意.答案:ACD3.(多選)在以加速度a=A.人的重力為B.人的重力仍為mgC.人對電梯的壓力為D.人對電梯的壓力為解析:超、失重時人所受重力不變,故選項A錯誤,B正確;對人由牛頓其次定律N-mg=ma,故人所受的支持力N=43答案:BD4.(多選)某同學站在電梯底板上,利用速度傳感器和計算機探討一觀光電梯升降過程中的狀況,如圖所示的v-t圖像是計算機顯示的觀光電梯在某一段時間內速度變更的狀況(向上為正方向).依據圖像供應的信息,可以推斷下列說法正確的是()A.在0~5s內,觀光電梯在加速上升,該同學處于失重狀態(tài)B.在5~10s內,該同學對電梯底板的壓力等于他所受的重力C.在10~20s內,觀光電梯在減速下降,說明該同學的慣性在變小D.在20~25s內,觀光電梯在加速下降,該同學處于失重狀態(tài)解析:在0~5s內,從v-t圖像可知,此時的加速度為正,電梯的加速度方向向上,此時人處于超重狀態(tài),所以A錯誤;在5~10s內,v-t圖線平行于t軸,此時電梯做勻速運動,處于平衡狀態(tài),所以該同學對電梯底板的壓力等于他所受的重力,所以B正確;在10~20s內,從v-t圖像可知,此時的加速度為負,速度為正,電梯的加速度方向向下,正在減速上升,此時人處于失重狀態(tài),由于質量不變,因此慣性不變,所以C錯誤;在20~25s內,速度為負,加速度為負,則觀光電梯在加速下降,該同學處于失重狀態(tài),選項D正確.答案:BD5.在電梯內的地板上放一體重計,電梯靜止時,曉敏同學站在體重計上,體重計示數為50kg.電梯運動過程中,某一段時間內曉敏同學發(fā)覺體重計示數如圖所示,關于這段時間的描述,下列說法正確的是()A.曉敏同學所受的重力變小了B.曉敏同學對體重計的壓力小于體重計對她的支持力C.電梯肯定在豎直向下運動D.電梯的加速度大小為解析:由曉敏對體重計的壓力變小了可知,曉敏在這段時間內處于失重狀態(tài),曉敏的重力沒有變更,A錯誤;曉敏對體重計的壓力與體重計對曉敏的支持力是一對作用力與反作用力,大小肯定相等,B錯誤;以豎直向下為正方向,有mg-N=ma,即50kg×g-40kg×g=50kg×a,解得a=g5答案:D6.在索契冬奧會自由滑雪女子空中技巧競賽中,中國選手徐夢桃以83.50分奪得銀牌.競賽場地可簡化為如圖所示的助滑區(qū)、弧形過渡區(qū)、著陸區(qū)、減速區(qū)等組成.若將運動員看做質點,且忽視空氣阻力,下列說法正確的是()A.運動員在助滑區(qū)加速下滑時處于超重狀態(tài)B.運動員在弧形過渡區(qū)運動過程中處于失重狀態(tài)C.運動員在跳離弧形過渡區(qū)至著陸區(qū)之前的過程中處于完全失重狀態(tài)D.運動員在減速區(qū)減速過程中處于失重狀態(tài)答案:C7.一把彈簧測力計最多能掛5.4kg重的物體,在以1m/s2的加速度下降的電梯里,它最多能掛上多重的物體?假如在電梯內彈簧測力計最多能掛上4.0kg的物體,此刻電梯在做什么運動?加速度的大小為多大?(g取10m/s2)解析:彈簧測力計的最大拉力F=m0g=5.4×10N=54N.當a1=1m/s2、方向向下時,m1g-F=m1a,則m1=Fg-a=5410-1kg=6kg.若最多能掛4.0kg的物體,說明物體處于超重狀態(tài),加速度方向向上,即電梯做向上加速運動或向下減速運動a2=F-m2gm2=答案:6kg向上加速運動或向下減速運動3.5m/s2二、實力提升1.關于超重和失重,下列說法正確的是()A.超重就是物體所受的重力增加了B.失重就是物體所受的重力削減了C.完全失重就是物體一點重力都沒有了D.不論超重、失重或完全失重,物體所受的重力是不變的解析:超重和失重現(xiàn)象中物體所受的重力并沒有變更,變更的是物體對支持物壓力(或對懸掛物的拉力),選項A、B、C錯誤,D正確.答案:D2.如圖所示,質量為M的框架放在水平地面上,一輕質彈簧上端固定在框架上,下端掛一個質量為m的小球,小球上下振動時,框架始終沒有跳起,當框架對地面的壓力為零的瞬間,小球加速度的大小為()A.gB.解析:當框架對地面的壓力為零的瞬間,說明彈簧處于壓縮狀態(tài),且彈力F=Mg,對小球:F合=mg+F=ma得a=(M答案:D3.(多選)質量為m的人站在升降機里,假如升降機的加速度的肯定值為a,升降機底板對人的支持力N=mg+ma,則可能的狀況是()A.升降機以加速度a向下加速運動B.升降機以加速度a向上加速運動C.在向上運動中,以加速度a制動D.在向下運動中,以加速度a制動解析:升降機對人的支持力N=mg+ma,即人處于超重狀態(tài),具有向上的加速度,而選項A、C中加速度均向下,即處于失重狀態(tài),只有選項B、D正確.答案:BD4.(多選)“蹦極”是一項特別刺激的體育運動,某人身系彈性繩自高空P點自由下落,右圖中a點是彈性繩的原長位置,c點是人能到達的最低點,b點是人靜止懸吊著時的平衡位置.人在從P點下落到最低點c的過程中()A.在Pa段做自由落體運動,人處于完全失重狀態(tài)B.在ab段,繩的拉力小于人的重力,人處于失重狀態(tài)C.在bc段,繩的拉力小于人的重力,人處于失重狀態(tài)D.在c點,人的速度為零,其加速度為零解析:人在Pa段只受重力作用,a=g,完全失重,A正確;人在ab段受重力和向上的拉力,拉力小于重力,合力向下,加速度向下,失重,B正確;人在bc段受重力和向上的拉力,拉力大于重力,合力向上,加速度向上,超重,C錯誤;人在c點時,繩的拉力最大,人所受的合力最大,加速度最大,D錯誤.答案:AB5.用力F提起用細繩連在一起的A、B兩物體,并以5.0m/s2的加速度勻加速豎直上升,如圖所示.已知A、B的質量分別為1kg和2kg,g取10m/s2,繩子所能承受的最大拉力是35N,則:(1)力F的大小是多大?(2)為使繩不被拉斷,作用在A物體上的拉力F的最大值是多大?解析:(1)對A、B整體,由牛頓其次定律得F-(mA+mB)g=(mA+mB)a解得F=45N.(2)當A、B間的繩子的拉力恰為35N時,加速度最大,F最大對B:T-mBg=mBamax對A:Fmax-(mA+mB)g=(mA+mB)amax聯(lián)立解得Fmax=52.5N.答案:(1)45N(2)52.5N6.如圖所示,表演“頂竿”雜技時,一人站在地上(稱為“底人”),肩上豎直扛著一個質量為m=5kg的竹竿,一個質量為M=40kg的演員(可視為質點)在竿頂端從靜止起先先勻加速再勻減速下滑,滑到竿底端時速度正好為零.為了探討該雜技的力學性質,探討人員在竿底部和“底人”肩膀之間安裝一個力傳感器,演員從竿頂端下滑的整個過程中,竿對傳感器豎直向下壓力大小隨時間變更的關系如圖乙所示.依據題中所給條件和圖像中有關信息,重力加速度大小g為10m/s2.求:(1)演員在竿上勻加速下滑和勻減速下滑的過程中,竿受到的摩擦力大小;(2)竿的長度.解析:(1)設人與竿之間的摩擦力為f.由圖乙可知,0~1s內,人加速下滑,對竿有F1=mg+f1①得f1=F1-mg=290N-5×10N=240N②1~3s內,人減速下滑,對竿有F2=mg+f2③得f2=F2-mg=480N.④(2)設人加速下滑的加速度大小為a1,減速下滑的加速度大小為a2.則0~1s內,Mg-f1=Ma1⑤x1=v1=a1t1⑦1~3s內f2-Mg=Ma2⑧vx=x1+x2⑩聯(lián)立以上各式得x=6m,即竿的長度為6m.答案:(1)240N480N(2)6m7.美國某高校五名學習航空航天工程的高校生搭乘NASA的飛艇參與了“微重力學生飛行機會安排”,飛行員將飛艇開到6000m的高空后,讓飛艇由靜止下落,以模擬一種微重力的環(huán)境.下落過程中飛艇所受空氣阻力為其重力的(1)飛艇在25s內下落的高度;(2)在飛艇后來的減速過程中,高校生對座位的壓力至少是其重力的多少倍?解析:(1)設飛艇在25s內下落的加速度為a1,依據牛頓其次定律得mg-F