4-6-超重和失重-人教版(2019)高中物理必修第一冊練習

第四章第六節(jié)超重和失重同步練習【基礎(chǔ)訓練】1．物體在共點力作用下，下列說法中正確的是()A．物體的速度在某一時刻等于零，物體就一定處于平衡狀態(tài)B．物體相對另一物體保持靜止時，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．物體做勻加速運動時，物體處于平衡狀態(tài)解析：選C某一時刻速度為零的物體，受力不一定為零，故不一定處于平衡狀態(tài)，A錯；物體相對于另一物體靜止時，該物體不一定靜止，如當另一物體做變速運動時，該物體也做變速運動，此物體處于非平衡狀態(tài)，故B錯；C選項符合平衡條件的判斷，為正確選項；物體做勻加速運動，所受合力不為零，故不是平衡狀態(tài)，D錯。2．下列說法正確的是()A．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)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．游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(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中的各運動員所受合外力為零，加速度為零，只有B中的運動員處于失重狀態(tài)。3．某研究性學習小組，為探究電梯啟動和制動時的加速度大小，小明同學站在體重計上乘電梯從1層到10層，之后又從10層返回到1層，并用照相機進行記錄，請認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，可估測電梯向上啟動時的加速度B．根據(jù)圖1和圖2，可估測電梯向上制動時的加速度C．根據(jù)圖1和圖5，可估測電梯向下制動時的加速度D．根據(jù)圖4和圖5，可估測電梯向下啟動時的加速度解析：選C圖1顯示該同學實際的體重，圖2顯示向上加速超重時的示數(shù)，圖3顯示向上減速失重時的示數(shù)，圖4顯示向下加速失重時的示數(shù)，圖5顯示向下減速超重時的示數(shù)，綜合圖片可知，圖1和圖3或圖5可估測電梯制動時的加速度，圖1和圖2或圖4可估測電梯啟動時的加速度，故C正確。4.蹦極是一種極限體育項目，可以鍛煉人的膽量和意志。運動員從高處跳下，彈性繩被拉展前做自由落體運動，彈性繩被拉展后在彈性繩的緩沖作用下，運動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．彈性繩拉展前運動員處于失重狀態(tài)，彈性繩拉展后運動員處于超重狀態(tài)B．彈性繩拉展后運動員先處于失重狀態(tài)，后處于超重狀態(tài)C．彈性繩拉展后運動員先處于超重狀態(tài)，后處于失重狀態(tài)D．運動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，臨界點以上為失重，臨界點以下為超重，故B選項正確?！灸芰μ岣摺?．（多）小軍在校秋季運動會上跳過了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，地面對他的平均支持力大于他受到的重力D．起跳過程中，地面對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”實驗艙內(nèi)，只見指令長聶海勝輕盈地盤起了腿，來了個懸空打坐。對此，下列說法正確的是()A．聶海勝能夠盤起腿懸空打坐，是因為聶海勝不受重力B．聶海勝能夠盤起腿懸空打坐，是因為聶海勝所受合力為零C．聶海勝能夠盤起腿懸空打坐，是因為聶海勝所受重力與浮力大小相等、方向相反D．聶海勝能夠盤起腿懸空打坐，是因為聶海勝處于完全失重狀態(tài)解析：選D聶海勝在“天宮一號”實驗艙內(nèi)，隨實驗艙一起繞地球運動，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B正確。8.在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計，電梯靜止時，曉敏同學站在體重計上，體重計示數(shù)為50kg，電梯運動過程中，某一段時間內(nèi)曉敏同學發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖4所示，則在這段時間內(nèi)()圖4A．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曉敏的支持力C．電梯一定在豎直向下運動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體重計示數(shù)變小，是由于曉敏對體重計的壓力變小了，而曉敏的重力沒有改變，故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，大小一定相等，故B錯誤。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錯誤，D正確。9.（多）如圖5所示，質(zhì)量為50kg的小紅同學站在升降機中的磅秤上，某一時刻她發(fā)現(xiàn)磅秤的示數(shù)為40kg，則在該時刻升降機可能是以下列哪種方式運動()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選項正確。10．（多）在電梯中，把一重物置于臺秤上，臺秤與力的傳感器相連，當電梯從靜止加速上升，然后又勻速運動一段時間，最后停止運動；傳感器的屏幕上顯示出其受的壓力與時間的關(guān)系圖像，如圖6所示，則()圖6A．電梯啟動階段約經(jīng)歷了2.5s的加速上升過程B．電梯在啟動階段約經(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，B對；最大加速度a＝eq\f(ΔF,m)＝eq\f(20,3)m/s2≈6.7m/s2，故C對D錯。11．(10分)某人在地面上最多能舉起60kg的重物，當此人站在以5m/s2的加速度加速上升的升降機中，最多能舉起多重的物體。(g取10m/s2)解析：當人在地面上舉起重物時，對重物分析，由牛頓第二定律得F－mg＝0在升降機內(nèi)舉起重物時，由于升降機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，而人對外提供的最大力是不變的，對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)的體重計上。電梯從t＝0時刻由靜止開始上升，在0～6s內(nèi)體重計示數(shù)F的變化情況如圖7所示。試問：在這段時間內(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的人站在升降機中的體重計上，當升降機做下列各種運動時，體重計的讀數(shù)是多少？人處于什么狀態(tài)？(g取10m/s2)(1)升降機勻速上升；(2)升降機以3m/s2的加速度加速上升；(3)升降機以4m/s2的加速度加速下降．解析：人站在升降機中的體重計上，受力情況如圖所示．(1)當升降機勻速上升時，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，人對體重計的壓力就等于體重計的示數(shù)，即600N，人處于平衡狀態(tài)．(2)當升降機以3m/s2的加速度加速上升時，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，此時體重計的示數(shù)為780N，大于人的重力，人處于超重狀態(tài)．(3)當升降機以4m/s2的加速度加速下降時，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，此時體重計的示數(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動，當箱以a＝2.0m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時，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，試判斷箱的運動情況。(2)要使上底板壓力傳感器示數(shù)為零，箱沿豎直方向的運動情況可能是怎樣的？解析：當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，對物體有：mg＋F上－F彈＝ma，F(xiàn)彈＝F下