专题14+超重与失重+动力学连接体问题精练-高考物理双基突破一+版含解析

1、专题十四超重与失重动力学连接体问题（精练）1 .伦敦奥运会开幕式的弹跳高跷表演中，一名质量为m的演员穿着这种高跷从距地面H高处由静止落下，与水平地面撞击后反弹上升到距地面高h处。假设弹跳高跷对演员的作用力类似于弹簧的弹力，演员和弹跳高跷始终在竖直方向运动，不考虑空气阻力的影响，则该演员A.在向下运动的过程中始终处于失重状态B.在向上运动的过程中始终处于超重状态C.在向下运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态D.在向上运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态【答案】C解析】演员在空中时，加速度为g,方向向不，处于失重状态J当演员瞪地加速时，加速度口向下j处于失重状态j蹬地后期减速，加速度

2、71;向上，处于超重状态亍所以演员在向下运动的过程申先处于失重状态后处于超重状态jC正确同理可知，演员在向上运动的过程中先处于超重状态后处于失重状态,D错，口I天2 .若货物随升降机运动的vt图象如图所示（竖直向上为正），则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图象可能是ABCD【答案】B【解析】由vt图象可知，货物的运动情况依次为向下匀加速，向下匀速，向下匀减速，而后为向上匀加速，向上匀速，向上匀减速.由牛顿第二定律F-mg=ma可得，下降阶段支持力F的大小依次为F<mgF=mgF>mg上升阶段支持力F的大小依次为F>mgF=mgF<mg所以B正确。3 .（多选）一人

3、乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对电梯的压力A.t=2s时最大B.t=2s时最小C.t=8.5s时最大D.t=8.5s时最小【答案】ADt解析】由题图知，在上升过程中，在"运内,加速度方向向上，氏一呷=建4所以向上的加速度越大，电梯对人的支持力就越大，由牛顿第三定律可知，人对电梯的压力就越大，故A正确,B错误s由题图如？在71。£内加速度方向向下，由m-知，向下的加速度越大，人对电梯的压力就越小，故C错误，D正确.4.（多选）用力传感器悬挂一钩码，一段时间后，钩码在拉力作用下沿竖直方向由静止开始运动。如图所示，图中

4、实线是传感器记录的拉力大小变化情况，则A.钩码的重力约为4NB.钩码的重力约为3NC. A、B、GD四段图线中，钩码处于超重状态的是AD,失重状态的是BCD. AB、GD四段图线中，钩码处于超重状态的是AB,失重状态的是GD【答案】AC【解析】求解本题的关键是对图象及超重、失重概念的准确理解.由于初始状态物体静止，所以钩码的重力等于拉力，从图上可读出拉力约为4N,故A正确，B错误；据“超重时拉力大于重力、失重时拉力小于重力”可知，C正确，D错误。5 .（单选）一学生利用一弹簧测力计把质量为m=1kg的物体悬吊在竖直电梯的天花板下，测力计的示数随时间变化如图所示，t=0时电梯静止，取g=10m/

5、s2,他想通过测力计的示数来判断电梯的运动情况，卜列说法正确的是IF/N15105-A.电梯全程处于上行状态B.电梯全程处于下行状态C.电梯先向下后向上运动D.电梯先减速接着匀速最后加速运动【解析】电梯在内的加速度为：口i二笔显二臂二二冗皿*,加速度的方向与重力加速度的方向相同,所以电梯向下做加速运动；3弓一也测力计的示数等于重力，则物体做匀速运动；瓯-内物体的加速度二S二%手二-5皿氏加速度的方向与重力加速度的方向相反，所以电梯向下做;咸速运动，所以JH电梯先加速接看匀速最后减速运动，全程处于下行状态，故B正确，ACD错误，6 .人在平地上静止站立时，受到的支撑力等于人的重力。做原地纵跳时，

6、在快速下蹲和蹬伸的过程中,人体受到的支撑力发生变化，如图，G为重力，F为支撑力。下列曲线能正确反映该变化的是【答案】D【解析】人从静止站立快速下蹲，有向下的加速度，处于失重状态，F<G,在向上蹬伸的过程中，人有向上的加速度，处于超重状态，F>G当速度最大到腾空之前，重力大于支撑力，腾空后，支撑力为零。D选项正确。7 .（多选）某马戏团演员做滑杆表演，已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为200N,在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小。从演员在滑杆上端做完动作开始计时，演员先在杆上静止了0.5s,然后沿杆下滑，3.5s末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零，整个

7、过程演员的v2g=10m/s,则下列说法正确的是t图象和传感器显示的拉力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示,F/N800tJ0.5.01,52,02,53r035f/s中乙A.演员的体重为800N8 .演员在最后2s内一直处于超重状态C.传感器显示的最小拉力为620ND.滑卞f长7.5m【答案】BC【解析】演员在滑杆上静止时传感器显示的EOON等于演员和滑杆的重力之和，所以演员体重为600N,A错误j由图象可知，L”3_5、内演员向下做匀减速运动，加速.度方向向上，演员处于超重状态，B正确j演员加速下滑时滑杆所受拉力最小，此时的=3皿凡对演员由牛顿第二定律知旌-月=加3，解得尸口二420N,对

8、滑杆由平衡条件得传感器显示的最小拉力为历=42。N+200N=620N,C正确y由-f图象中图线围成的面积可得滑杆长为4.5m,D错误。8 .在索契冬奥会自由式滑雪女子空中技巧比赛中，中国运动员以83.50分夺得银牌。比赛场地可简化为由如图所示的助滑区、弧形过渡区、着陆坡、减速区等组成。若将运动员视为质点，且忽略空气阻力，A.运动员在助滑区加速下滑时处于超重状态B.运动员在弧形过渡区运动过程中处于失重状态C.运动员在跳离弧形过渡区至着陆之前的过程中处于完全失重状态D.运动员在减速区减速过程中处于失重状态【答案】C【解析】运动员在加速下滑时加速度沿竖直方向的分加速度方向向下，处于失重状态，A项错

9、；由圆周运动知识可知，运动员在弧形过渡区加速度方向指向圆心，具有竖直向上的分加速度，运动员处于超重状态，B项错；运动员跳离弧形过渡区到着陆前，只受重力作用，处于完全失重状态，C项正确；运动员在减速区具有竖直向上的分加速度，处于超重状态，D项错误。9 .如图所示，光滑水平地面上有质量相等的两物体A、B,中间用劲度系数为k的轻弹簧相连，在外力Fl、F2作用下运动，且满足Fi>F2,当系统运动稳定后，弹簧的伸长量为A.Fi一F2-k-F1+F22kC.Fi-F22kFi+F2k【解析】本题利用牛顿第二定律，先选8为一整体，再隔离/物体，求出弹蓄的弹力巴由严=区，即可求得弹蓄的伸长量，但是若用极

10、限分析法，可快速得出结果：令为二尸2,则两物体静止，Q产尸为能满足此条件的结果只有R选项。10 .(多选)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉2着车厢以大小为qa的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢3质量相同，则这列车厢的节数可能为A.8B.10C.15D.18【答案】BC【解析】设该列车厢与P相连的部分为P部分，与Q相连的部分为Q部分。设该列车厢有n节，Q部分2一，_,_2为巾下，每下车厢质重为m当加速度为a时，对Q

11、有F=mma当加速度为§a时，对P有F=(nm)m3a,联立得2n=5巾。当m=2,m=4,巾=6时，n=5,n=10,n=15,由题中选项得该列车厢节数可能为10或15,选项B、C正确。11 .如图所示，一截面为椭圆形的容器内壁光滑，其质量为M置于光滑水平面上，内有一质量为mW小球，当容器受到一个水平向右的力F作用向右匀加速运动时，小球处于图示位置，重力加速度为g,此时小球对椭圆面的压力大小为【答案】B【解析】先以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得：加速度为4品再对小球研究，分析受力情况，如图，由牛顿第二定律得到：fn=nmg2+mar2=mJg2+(MFm2,由牛顿第三定律得，b

12、选项正确。12 .如图，两块粘连在一起的物块a和b,质量分别为m和mi,放在光滑的水平桌面上，现同时给它们施加方向如图所示的水平推力R和水平拉力Fb,已知Fa>Fb,则a对b的作用力A.必为推力13 必为拉力C.可能为推力，也可能为拉力D.不可能为零F严面匹+航【解析】将即办看作一个整体,加速度曰=注工单独对口进行分析，设小6间的作用力为产血.即3陋登”由于不知道叫与做的大小关系j故及可能为正、可能为BrarCTfl负、也可能等于以13.如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为0,在斜杆下端固定有质量为m的小球,卜列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是A.小车静止时，F=mg

13、>in0,方向沿杆向上B.小车静止时，F=mgcos0,方向垂直于杆向上一.，、,maC.小车向右以加速度a运动时，一定有F=-sin0D.小车向左以加速度a运动时，F=(ma2+(mg2,方向斜向左上方，与竖直方向的夹角满足tanaa一g【答案】D【解析】小车静止时，球受到重力和杆的弹力作用，由平衡条件可得杆对球的作用力F=mg方向竖直,.，一一_.，.ma向上，选项AB错误；小车向右以加速度a运动时，如图甲所不，只有当a=gtan0时，才有F=-一-ssin0选项C错误；小车向左以加速度a运动时，根据牛顿第二定律可知小球受到的合力水平向左，如图乙所示,则杆对球的作用力F='(

14、ma2+(mg2,方向斜向左上方，与竖直方向的夹角满足tana=a,选项D正确。14.竖直升降的电梯内的地板上竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上方有一质量为m的物体.当电梯静止时弹簧被压缩了x；当电梯运动时弹簧又被压缩了x.试判断电梯运动的可能情况是A.以大小为2g的加速度加速上升B.以大小为2g的加速度减速上升C.以大小为g的加速度加速下降D.以大小为g的加速度减速下降【答案】D【解析】因为电梯静止时，强雷被压缩了M由此可知4=立当电梯运动A寸，弓单蕾又被继续压缩了七手警的弹力变大，所受合力方向向上，大小是座，物体处于超重状态,由牛顿第二定律可得，,即加速度大小口=g，方向也是向上的j此时物体可能

15、是做向上的匀加速运动,也可能是做向下的匀减速运动jD正确。15 .(多选)一斜面固定在水平面上，在斜面顶端有一长木板，木板与斜面之间的动摩擦因数为科，木板上固定一轻质弹簧测力计，弹簧测力计下面连接一个光滑的小球，如图所示，当木板固定时，弹簧测力计示数为F1,现由静止释放后，木板沿斜面下滑，稳定时弹簧测力计的示数为F2,若斜面的高为h,底边长为d,则下列说法正确的是A.B.稳定后弹簧一定处于压缩状态C.Fid=F2hD.F2h=Fid稳定后弹簧仍处于伸长状态【答案】AD【解析】平衡时，对小球分析Fi=mgsin。；木板运动后稳定时，对整体分析有：a=gsin0-gcos0;则a<gsin0

16、,根据牛顿第二定律得知，弹簧对小球的弹力应沿斜面向上，弹簧处于拉伸状态，对小球F2h故A、D正确。Fidh有mgsin0F2=ma而tan0=d;联立以上各式计算可得16 .如图甲，在水平地面上有一长木板B,其上叠放木块A。假定木板与地面之间、木块和木板之间的最大静摩擦力都和滑动摩擦力相等。用一水平力F作用于B,A、B的加速度与F的关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2,则下列说法中正确的是JHJLJF/N甲乙A. A的质量为0.25kgB. B的质量为1.25kgC. B与地面间的动摩擦因数为0.2D. A、B间的动摩擦因数为0.2【答案】C【解析】由题图乙知，B与地面的最大静摩擦力琦二

17、3N,当同=9N时,乩8达到最大的共同加速度G=4m/科对48整体由牛顿第二定律得Fl同二（姓+而）60水平力再增大时，4B发生相对滑动,A的加速度仍为4W已B的加速度随水平力的幡大而熠大当距二13N时，向凡对8有Fi-Fl阿必产旭皿占，解得W=lk4%=。.53，进一步求得5与地面间的动摩攘因数阳二3=0-2,A.如十wtjjx万间的动摩捅因数照二黑=。，c正确，a、B.D错误，17 .如图甲所示，一质量为亦1kg的物体在水平拉力F的作用下沿水平面做匀速直线运动，从某时刻开始，拉力F随时间均匀减小，物体受到的摩擦力随时间变化的规律如图乙所示。则下列关于物体运动的说法中正确的是甲A.t=1s时

18、物体开始做加速运动2m/s2B. t=2s时物体做减速运动的加速度大小为C. t=3s时物体刚好停止运动D.物体在1s3s内做匀减速直线运动【答案】C【解析】由题图乙知,严在，二15时开始均匀减小，物体开始做减速运动，A错误孑f=25时j尸=3N,则物体加速度大小"=三£二1W索，B错误宁口3寸物体静止，由。二号,物体在1台3G内，做变m网加速直线运动，C正确，D错误.18 .如图所示，一个质量M=50kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计,测力计下挂着一个质量m5kg的物体A当升降机向上运动时，她看到弹簧测力计的示数为40N,g=10m/s2,求:(

19、1)升降机的加速度；(2)此时人对地板的压力。【答案】(1)2m/s2,方向向下(2)400N,竖直向下【解析】对A受力分析，根据牛顿第二定律得：mg-F弹=ma得a=g一旦=10孚=2m/s：则升降机的加速度为2m/s2,方向向下。m5(2)对人分析，根据牛顿第二定律得：Mg-Fn=Ma解得：Fn=Mg-Ma=50X(102)Nl=400NI,则由牛顿第三定律知人对升降机地板的压力大小为400N,竖直向下。19 .一弹簧秤的秤盘质量M=1.5kg,盘内放一质量为m=10.5kg的物体P,弹簧质量不计，其劲度系数为k=800N/m,系统处于静止状态，如图所示。现给P施加一个竖直向上的力F,使P

20、从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在最初0.2s内F是变化的，在0.2s后是恒定的，求F的最大值和最小值各是多少(g=10m/s2)?【答案】最小值为72N最大值为168N【解析】依题意，02s后尸离开了秤盘,02s时秤盘支持力恰为零，力尸最大为国0则由牛顿第二定律知此时加速度为。=符产一一，、一一一,一，一kx-Mg此时M的加速度也为a,设此时弹簧的压缩量为x,则a=m所以kx=M(g+a)原来静止时，弹簧压缩量设为X。，则kx0=(mMgK1,2而x(0x=at由得mg-Ma=0.02akmg2"M+0.02k-6m/s代入得Fmax=m(a+g)=10.5X(6+10)N=1

21、68NF最大值为168No刚开始运动时F为最小Fm%对物体与秤盘这一整体应用牛顿第二定律得Fmin+kx°(Mg=(Ma代入有Fmin=(mMa=72NF的最小值为72No20 .如图所示，一质量为nB=2kg的木板B静止在光滑的水平面上，其右端上表面紧靠一固定斜面轨道的底端(斜面底端与木板B右端的上表面之间有一段小圆弧平滑连接)，轨道与水平面的夹角0=37°o一质量也为2kg的物块A从斜面轨道上距轨道底端xc=8m处由静止释放，物块A刚好没有从木板B的左端滑出。已知物块A与斜面轨道间的动摩擦因数为科1=0.25,与木板B上表面间的动摩擦因数为科22=0.2,sin37=0

22、.6,cos37=0.8,g取10m/s,物块A可看作质点。求：(1)物块A刚滑上木板B时的速度为多大？(2)物块A从刚滑上木板B到相对木板B静止共经历了多长时间？木板B有多长？【答案】(1)8m/s(2)8m【解析】(1)设物块A沿斜面下滑的加速度为a1,由牛顿第二定律得mgsin0科1mgcos。=ma解得a1=4m/s2物块A滑到木板B上时的速度为V1=。22次0=42><4X8m/s=8m/s。(2)物块金在木板与上滑动时，它们在水平方向上的受力大小相等，质量也相等，故它们的加速度大小相等，数值为力二臂唱二斫2皿第设木板B的长度为L,二者相对静止前经历的时间为t2,最终的共同速度为V2,在达到共同速度时，木-、一，、，-1212板B滑仃的距离为x,利用位移关系得vit22a2t22a2t2=