高中考试物理计算题复习《超重和失重》

1、?超重和失重?计算题1.2003年,中国成为世界上第三个用飞船载人到太空的国家,并在2005年执行搭载两位宇航员的航天任务,图为飞船升空过程.在飞船加速过程中,宇航员处于超重状态.人们把这种状态下宇航员对座椅的压力与静止在地球外表时所受重力的比值,称为耐受力值,用k表示.在选拔宇航员时,要求其耐受力值为假设某次宇宙飞船执行任务过程中,在飞船起飞阶段宇航员的耐受力值,而飞船重返大气层阶段飞船以的加速度竖直向下减速运动.设宇航员质量,求：飞船起飞阶段加速度的大小;返回大气层时宇航员的耐受力值2.质量为的人站在升降机中的体重计上,如下图,求：取当升降机以的加速度匀加速下降时,通过计算分析人处于超重状

2、态还是失重状态?假设该体重计能承受的最大压力为2000N,那么升降机向上加速时的最大加速度多大？3. 一个质量为50kg的人,站在竖直向上运动着的升降机底板上.他看到升降机上挂着一个带有重物的弹簧测力计,其示数为40N,如图所示,该重物的质量为5kg,这时人对升降机底板的压力是多大？取4. 一个质量为70kg的人乘电梯竖直向上运行,如图为电梯的速度时间图象.取求：电梯在内上升的高度.在,三个阶段,人对电梯地板的压力分别为多大？5. 一个质量是60kg的人站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤,弹簧秤下面挂着一个质量为的物体A,当升降机向上运动时,他看到弹簧秤的示数为40N,g取,求：

3、此时升降机的加速度的大小；此时人对地板的压力.6.在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与力的传感器相连,当电梯从静止加速上升,然后又匀速运动一段时间,最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其受的压力与时间的关系图象,如下图,那么电梯在哪段时间内加速上升,此过程中重物处于超重状态还是失重状态？为什么？5-V55O-口耳45一|T可.时间秒电梯的最大加速度是多大？取7.如下图,质量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图中简画为弹簧,测力计下挂着一个质量的物体在升降机运动的某段时间内,人看到弹簧测力计的示数为取.求此时升降机加速度的大小和方向；求此时人对地板的压力大小；请你判断此时升降

4、机在向上运动还是在向下运动,升降第3页,共22页机处于超重状态还是失重状态.8 .质量是60kg的人站在升降机中的体重计上取,求:升降机匀速上升时体重计的读数；升降机以的加速度匀加速上升时体重计的读数；当体重计的读数是420N时,判断升降机的运动情况.9 .质量是的人站在升降机中的体重计上,如下图.重力加速度当升降机做以下各种运动时,求体重计的示数.匀速上升；以的加速度加速上升;以的加速度加速下降.10 .质量为的人,站在升降机中的体重计上,升降机做以下各种运动时,体重计的读数是多少？升降机匀速上升,升降机以的加速度加速上升,升降机以的加速度加速下降.11 .如下图,在托盘测力计的托盘内固定一

5、个倾角为的光滑斜面,现将一个重4N的物体放在斜面上,让它自由滑下,求物体下滑的过程中托盘测力计的读数？12 .一个质量是的人站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤,弹簧秤下面挂着一个质量为的物体A,当升降机向上运动时,他看到弹簧秤的示数为,gW,求此时人对地板的压力.13 .将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如下图,在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,金属的加速度竖直向上做匀,下底板的压力传感器块始终没有离开上顶板.当箱以减速运动时,上顶板的压力显示压力为显示的压力为金属块的重力多大？假设上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的倍,试求箱的加速

6、度大小和方向.要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？14 .如下图,质量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图中简画为弹簧,测力计下挂着一个质量的物体Ao在升降机运动的某段时间内,人看到弹簧测力计的示数为.取.求此时升降机加速度的大小和方向；求此时人对地板的压力大小；请你判断此时升降机在向上运动还是在向下运动,升降机处于超重状态还是失重状态.15.某人在地面上最多能举起质量为80kg的重物,当此人站在以加速上升的升降机中时,又最多能举起质量为多少千克的重物？的加速度取16 .小明用台秤研究人在升降电梯中的超重与失重现象他在地面上用台秤称得其体重

7、为,再将台秤移至电梯内称其体重,电梯从时由静止开始运动到时停止,得到台秤的示数F随时间t变化的图象如下图,g取求：小明在内加速度的大小,并判断在这段时间内他处于超重还是失重状态；在内,台秤的示数；小明运动的总位移17 .“蹦极跳是一种能获得强烈失重、超重感觉的非常“刺激的惊险娱乐工程.人处在离沟底水面上方二十多层楼的高处或悬崖上,用橡皮弹性绳拴住身体,让人头下脚上自由下落,落到一定位置时弹性绳拉紧.设人体立即做匀减速运动,到接近水面时刚好减速为零,然后再反弹.某“勇敢者头戴重为的平安帽,开始下落时的高度为,设计的系统使人落到离水面时,弹性绳才绷紧.不计空气阻力,那么：当他落到离水面高位置时戴着

8、的平安帽对人的头顶的弹力为多少？当他落到离水面的位置时,那么其颈部要用多大的力才能拉住平安帽?18 .一个质量是50kg的人站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤,弹簧秤下面挂着一个质量为的物体A,当升降机向上运动时,他看到弹簧秤的示数为40N,g取,求此时人对地板的压力.19 .在一个电梯中用弹簧秤下挂一物体,当电梯匀速上升时弹簧秤的示数为80N.当电梯加速下降时弹簧秤的示数为60N,求电梯的加速度.假设这个电梯以同样大小的加速度上升,电梯中弹簧秤的示数又是多少20 .为了使航天员能适应在失重环境下的工作和生活,国家航天局组织对航天员进行失重练习.需要创造一种失重环境；航天员乘坐练

9、习机后,练习机总重以速度沿30倾角爬升到7000m高空后飞机向上拉起,沿竖直方向以的初速度向上作匀减速直线运动,匀减速的加速度为g,当飞机到最高点后立即掉头向下,仍沿竖直方向以加速度为g加速运动,在此段时间内创造出完全失重,当飞机离地2000m高时为了平安必须拉起,后又可一次次重复为航天员失重练习.每次飞机速度到达时必须终止失重练习否那么飞机可能失速.求:飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间是多少？21 .一个质量为50kg的人,站在竖直向上运动着的升降机地板上,他看到升降机上挂着重物的弹簧秤上示数为40N,重物质量为5kg,g取,这时,人对升降机地板的压力是多少？22 .某人在地面上

10、最多能举起的物体,在一个加速下降的电梯里最多能举起的物体.取求：此电梯的加速度；假设电梯以中加速度大小加速上升,那么此人在电梯里最多能举起多大质量的物体？23 .质量是60kg的人站在升降机中的体重计上,如下图.重力加速度g取,当升降机做以下各种运动时,求体重计的示数.匀速上升；以的加速度加速上升；以的加速度加速下降.24 .“蹦极跳是一种能获得强烈失重、超重感觉的非常“刺激的惊险娱乐工程.人处在离沟底水面上方二十多层楼的高处或悬崖上,用橡皮弹性绳拴住身体,让人头下脚上自由下落,落到一定位置时弹性绳拉紧.设人体立即做匀减速运动,到接近水面时刚好减速为零,然后再反弹.某“勇敢者头戴重为的平安帽,

11、开始下落时的高度为,设计的系统使人落到离水面时,弹性绳才绷紧.不计空气阻力,那么：当他落到离水面高位置时戴着的平安帽对人的头顶的弹力为多少？当他落到离水面的位置时,那么其颈部要用多大的力才能拉住平安帽?25 .一个质量是的人站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤,弹簧秤下面挂着一个质量为的物体A,当升降机向上运动时,他看到弹簧秤的示数为,g取,求此时人对地板的压力多大；假设某时刻发现弹簧秤的示数为70N,那么电梯可能是如何运动的.答案和解析1.【答案】解：户Q飞船起飞阶段,由一,得到宇航员*1,vII与飞船加速度相同,起飞时宇航员受力如图1:重力mg、支持,卅一二一制gmg力图I图2

12、根据牛顿第二定律,取竖直向上为正方向,有：代入数据,解得：飞船返回大气层时,宇航员受力如图2：重力mg、支持力.根据牛顿第二定律,取竖直向上为正方向,有：代入数据,解得耐受力值：一一答：飞船起飞阶段加速度的大小32;返回大气层时宇航员的耐受力值【解析】飞船起飞阶段宇航员的耐受力值,说明宇航员对座椅的压力是重力的倍,根据牛顿第三定律,座椅对宇航员的支持力也为以宇航员为研究对象,根据牛顿第二定律求解飞船起飞阶段加速度的大小；以宇航员为研究对象,根据牛顿第二定律求出宇航员受到的支持力,算出耐受力值此题文字材料很长,要抓住有用信息,读懂耐受力值的含义,再由牛顿定律就能正确求解,比拟容易.2 .【答案】

13、解：对人受力分析：受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,取竖直向下为正方向,由牛顿第二定律得：代入数据得,由牛顿第三定律得,人处于失重状态取竖直向上为正方向由牛顿第二定律得：代入数据得,答：当升降机以的加速度匀加速下降时,通过计算知人处于失重状态；假设该体重计能承受的最大压力为2000N,那么升降机向上加速时的最大加速度为【解析】此题主要考查牛顿运动定律的应用超重和失重.根据题意由牛顿第二定律求出体重计对人的作用力,然后由牛顿第三定律求出人对体重计的作用力,从而判断人处于超重状态还是失重状态；假设该体重计能承受的最大压力为2000N,由牛顿第二定律得升降机向上加速时的最大加速度.3 .【答案】

14、解：设弹簧秤示数为F,重物质量为m,对物体应用牛顿第二定律得:解得：一一,方向竖直向下设人质量为M,地板对人的支持力为,对人利用牛顿第二定律得：解得：根据牛顿第三定律,人对地板的压力大小为400N,方向竖直向下.答：人对地板的压力大小为400N,方向竖直向下.【解析】先以重物为研究对象,根据重物对弹簧秤的拉力的大小和本身的重力的关系,由牛顿第二定律可以求得升降机的加速度的大小,再对人受力分析,由牛顿第二定律即可求得人受到的支持力的大小,从而知道人对升降机地板的压力.对重物和人分别应用牛顿第二定律即可求出结论,需要注意的是题目中要求的是人对升降机地板的压力,最后要根据牛顿第三定律来求得人对升降机

15、地板的压力.4 .【答案】解：由图象可知,电梯在内上升的高度：内的加速度：由牛顿定律：解得由牛顿第三定律可知压力为770N内,贝U由牛顿第三定律可知压力为700N内,由牛顿第二定律：解得由牛顿第三定律可知压力为560N答：电梯在内上升的高度为9m；在,三个阶段,人对电梯地板的压力分别为770N、700N和560N.【解析】明确图象的性质,根据图象与时间轴所围成的面积可求得电梯上升的高度；根据图象求出各时间段内的加速度,再根据牛顿第二定律可求得支持力大小.求解位移有多种方法,可以根据运动学公式分别求出三段位移,也可以直接根据图象的面积求解,要能灵活选择方法,关键是对每种方法都要熟悉,才能选择较为

16、简洁的方法；人对地面的压力关键要求出加速度,对物体受力分析后运用牛顿第二定律求解.5 .【答案】解：弹簧秤的示数大小等于弹簧秤对物体的拉力T,对物体由牛顿第二定律可得：解得:物体加速度等于升降机加速度,故升降机加速度大小为方向竖直向下.升降机的加速度等于人的加速度,设地板对人的支持力为N,对人由牛顿第二定律可得：解得：由牛顿第三定律可得人对地板的压力为480N.答：此时升降机的加速度的大小为此时人对地板的压力为480N【解析】弹簧秤的示数大小等于弹簧秤对物体的拉力,由牛顿第二定律可得升降机的加速度.升降机的加速度等于人的加速度,由牛顿第二定律可得地板对人的支持力,由牛顿第三定律可得人对地板的压

17、力.此题主要是练习超重失重的处理,知道一般都用牛顿第二定律列示解答.注意其加速度的方向是重点.6 .【答案】解：由于重物做匀速直线运动时对台秤的压力等于重力,由图可知,电梯在内加速上升,重物在内处于超重状态,由于在内,重物对台秤的压力大于重力重物的质量-由于重物对台秤的压力与台秤对重物的支持力是作用力与反作用力所以,重物所受的支持力的最大值由于当时,重物处于超重状态所以,所以,重物所受的支持力的最小值由于当时,重物处于失重状态所以,所以,一所以,加速度a的最大值为一答：电梯在内加速上升,重物在内处于超重状态,由于在内,重物对台秤的压力大于重力；电梯的最大加速度是一【解析】欲求物体的重力要从图象

18、中找到匀速的时间段,利用共点力平衡的条件得到重力.且重力不变,变化的是视重.利用牛顿第二定律求最大加速度,首先从图象上找到最大合外力.这是一道考查超、失重现象和本质以及牛顿第二定律计算加速度的题目,关键是从图象中找到最大的合外力,是一道根底题.7 .【答案】解：以物体A为研究对象,它受到竖直向下的重力mg、竖直向上的拉力F作用,根据牛顿第二定律得:代入数据解得升降机的加速度大小,方向竖直向下.以人为研究对象,它受到竖直向下的重力Mg、竖直向上的支持力N作用,根据牛顿第二定律有：代入数据,解得：根据牛顿第三定律,此时人对地板的压力大小为360N.升降机可能在向上运动,也可能在向下运动.升降机处于

19、失重状态.答：升降机加速度的大小为,方向竖直向下.此时人对地板的压力大小为360N.升降机可能在向上运动,也可能在向下运动.升降机处于失重状态【解析】升降机与A具有相同的加速度,对A分析,根据牛顿第二定律求出A的加速度大小和方向,从而得出升降机的加速度大小和方向.隔离对人分析,根据牛顿第二定律求出支持力的大小,从而得出人对地板的压力大小.根据加速度的分析判断超失重.此题考查了牛顿第二定律的根本运用,解决此题的关键知道当加速度向下时物体失重,加速度向上时物体超重；发生失重或超重时速度方向不能确定.8 .【答案】解：升降机匀速上升,受力平衡,那么升降机加速上升,加速度方向向上,支持力大于重力根据牛

20、顿第二定律得：当体重计的读数是420N时,小于600N,人处于失重状态,那么升降机加速下降,加速度方向向下根据牛顿第二定律得：升降机以的加速度匀减速上升或的加速度匀加速下降.答：升降机匀速上升时体重计的读数是600N；升降机以的加速度上升时体重计的读数是840N；以的加速度匀减速上升或的加速度匀加速下降.【解析】体重计的读数等于升降机对人的支持力的大小；升降机匀速上升时,人受力平衡,支持力等于重力；当升降机以不同的加速度运动时,可根据牛顿第二定律求解.该题是牛顿第二定律的直接应用,难度不大,属于根底题.9 .【答案】解：匀速上升时,那么有据牛顿第三定律知匀加速上升,a向上,取向上为正方向,那么

21、有得据牛顿第三定律知匀减速上升和匀加速下降,a都是向下,取向下为正方向,那么有,得【解析】以人为研究对象受力分析,依据牛顿第二定律列方程,另外由牛顿第三定律知,人受到的支持力与人对秤的压力大小相等,所以体重计的读数即为支持力的大小.台秤受到的压力大小为台秤的读数,所以在解决此题时要先求出台秤对人的支持力,然后由牛顿第三定律得出台秤的读数.10 .【答案】解：升降机匀速上升时,体重计的读数当升降机以的加速度匀加速上升时,以人为研究对象,根据牛顿第二定律得：代入解得：由牛顿第三定律得到人对体重计的压力大小等于,即体重计的读数为当升降机以的加速度匀加速下降时,以人为研究对象,根据牛顿第二定律得：代入

22、解得：由牛顿第三定律得到体重计的读数为300N【解析】此题是运用牛顿运动定律研究超重和失重现象,可以定性分析与定量计算结合研究.体重计的读数显示人对体重计的压力大小升降机匀速上升,体重计的读数等于人的重力；以人为研究对象,根据牛顿第二定律求出体重计对人的支持力,再由牛顿第三定律分析人对体重计的压力大小；同理,以人为研究对象,根据牛顿第二定律求出体重计对人的支持力,再由牛顿第三定律分析人对体重计的压力大小.11 .【答案】3N【解析】略12 .【答案】解：对物体列牛顿第二定律方程：,解得其向下的加速度大小为：,对人列牛顿第二定律方程可得：,解得此时地板对人的支持力为：,又由牛顿第三定律可得此时人

23、对地板的压力为400N.【解析】略13 .【答案】解：由牛顿第二定律知：下上其中代入数据解得：,所以重力为选向上为正,设下底板压力为N,那么上底板压力为：解得：方向竖直向上当上顶板示数为零,恰好没有离开上板,知下面传感器的示数仍然为10N,由牛顿第二定律知解得以的加速度向上加速或向下减速答案为,竖直向上以的加速度向上加速或向下减速【解析】对m分析,根据牛顿第二定律求出m的质量,当上项板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半,由于下面传感器示数不变,根据牛顿第二定律求出金属块的加速度,从而判断出箱子的运动情况.当上顶板示数为零,恰好没有离开上板,知下面传感器的示数仍然为10N,结合牛顿第二定律求

24、出金属块的加速度,从而判断出箱子的运动情况.金属块与箱子具有相同的加速度,解决此题的关键对金属块受力分析,根据牛顿第二定律进行求解.14 .【答案】解：取竖直向下为正方向,物体A为研究对象,它受到竖直向下的重力mg、竖直向上的拉力F作用,设升降机的加速度大小为a,根据牛顿第二定律有代入数据解得,加速度方向竖直向下；以人为研究对象,它受到竖直向下的重力Mg、竖直向上的支持力N作用,同理有代入数据解得：根据牛顿第三定律,此时人对地板的压力大小为；升降机可能在向上运动,也可能在向下运动,升降机处于失重状态.【解析】求出加速度是此题的关键,熟练掌握牛顿第二定律是求解的关键.由弹簧测力计的示数结合牛顿第

25、二定律可求出升降机的加速度；取人为研究对象,由牛顿第二定律求出支持力后结合牛顿第三定律求压力大小；由于升降机在竖直方向运动,所以对应两种运动状态.15 .【答案】解：设此人的最大举力为F,由题意得：设此人在升降机中最多能举起质量为千克的重物,根据牛顿对大定律得：联立式并代入数据解得:答：最多能举起质量为40千克的重物.【解析】根据人在地面上最多能举起质量为80kg的物体,计算出人最大的举力.由牛顿第二定律求出人变速运动的电梯中能举起的物体的最大质量.此题是应用牛顿第二定律研究超重和失重的问题,关键抓住人的最大举力是一定的.16 .【答案】解：由图象可知,在内,台秤对小明的支持力为：由牛顿第二定

26、律定律有：解得：加速度方向竖直向下,故小明处于失重状态；设在内小明的加速度为,时间为,的时间为,那么解得：由牛顿第二定律定律有：解得：内位移-内位移内位移-小明运动的总位移【解析】此题关键是明确电梯的运动规律,然后根据牛顿第二定律和运动学公式屡次列方程后联立求解.前2秒由静到动是加速,但从图象可以看出是失重,故是加速下降；电梯前2秒加速下降,秒匀速下降,是减速下降；先求解2s时速度,然后求解最后1s的加速度,再根据牛顿第二定律求解弹力；分加加速、匀速、减速三段求解位移,最后相加得到总位移.17 .【答案】解：由题意可知,人在离水面50m左右位置时,正做自由落体运动,处于完全失重状态,故平安帽对

27、头不无弹力作用,故头感觉不到平安帽的作用力,弹力为0;人下落到离水面30m处时,已经自由下落：,此时由位移速度公式可得其速度为：一,又匀减速运动距离为：,设人做匀减速运动的加速度为a,由得：,平安帽的质量为-；对平安帽,那么由牛顿第二定律可得：q-F二解得：;由牛顿第三定律可知,在离水面的位置时,其颈部要用的力才能拉住平安帽.【解析】此题主要考查牛顿第二定律与运动学公式的综合应用,难度不大.由完全失重负特点得解；解得自由落体末的速度,再由速度位移公式解得减速过程的加速度,对平安帽受力分析,由牛顿第二定律结合牛顿第三定律得解.18 .【答案】解：根据物体A的受力,由牛顿第二定律有：,知加速度为：

28、,方向向下对人有：,那么：,方向竖直向上根据牛顿第三定律得：人对地板的压力,方向竖直向下【解析】此题主要是练习超重失重的处理,知道一般都用牛顿第二定律列式解答.关键要灵活选择研究.先对A研究,根据牛顿第二定律求出加速度.人的加速度等于A的加速度,再对人研究,由牛顿第二定律可得地板对人的支持力,由牛顿第三定律可得人对地板的压力.19 .【答案】解：物体随电梯匀速时,由平衡条件：物体随电梯加速下降shi时,由牛顿第二定律：联立知,加速度,方向竖直向下物体随电梯加速上升时,由牛顿第二定律：解得弹簧秤示数【解析】略20 .【答案】解：上升时间上一一上升局度上一判断当速度到达时,下落高度下一,此时离地高

29、度为,所以下一,一次上下创造的完全失重的时间为：【解析】解决此题的关键是分析清楚飞机的运动情况,然后对其运用运动学公式列式计算,注意判定速度与高度限制谁先到达是关键.飞机先以加速度g减速上升,再以加速度g加速下降,判断速度到达那么结束训练周期,根据运动学公式列式计算即可.21 .【答案】解：根据牛顿第二定律得重物的加速度为：,方向向下.对人分析,根据牛顿第二定律得：,解得：,那么人对升降机地板的压力为400N.答：人对升降机地板的压力是400N.【解析】人和重物具有相同的加速度,对重物分析,根据牛顿第二定律求出重物的加速度.隔离对人分析,根据牛顿第二定律求出支持力的大小,从而得出人对地板的压力

30、.此题考查了牛顿第二定律的根本运用,知道人、重物、升降机具有相同的加速度,能分别对人和物由动能定理列式即可求解.22 .【答案】解：电梯加速下降设加速度为a,在地面举起物体质量为,在下降电梯举起物体质量为那么由牛顿第二定律：解得：设加速上升时,举起物体质量为那么由牛顿第二定律：解得：答：此电梯的加速度为假设电梯以此加速度上升,那么此人在电才里最多能举起物体的质量是48kg.【解析】无论在超重还是失重情况下,人所能承受的最大压力就等于人在地面上最多能举起的物体重力.由此可由牛顿第二定律解得加速下降电梯的加速度；同样,由牛顿第二定律可以解得在加速上升电梯最多能举起的物体质量.此题重点是明确：无论在超重还是失重情况下,人所能承受的最大压力就等于人在地面上最多能举起的物体重力.23 .【答案】解：升降机匀速上升,受力平衡,那么升降机加速上升,加速度方向向上,支持力大