2024-2025学年新教材高中物理第四章运动和力的关系6超重和失重练习含解析新人教版必修第一册

PAGE7-超重和失重课后训练巩固提升双基巩固学考突破1.(多选)如图所示,某同学站在体重计上视察超重与失重现象。由稳定的站姿改变到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程;由稳定的蹲姿改变到稳定的站姿称为“起立”过程。她稳定站立时,体重计的示数为A0,关于试验现象,下列说法正确的是()A.“起立”过程,体重计的示数始终大于A0B.“下蹲”过程,体重计的示数始终小于A0C.“起立”“下蹲”过程,都能出现体重计的示数大于A0的现象D.“起立”的过程,先出现超重现象后出现失重现象答案:CD解析:起立过程中,先向上做加速运动,后向上做减速运动,最终回到静止状态,人先处于超重状态后处于失重状态,A错误,D正确;下蹲过程中,人先向下做加速运动,后向下做减速运动,所以先处于失重状态后处于超重状态,B错误,C正确。2.(多选)在完全失重的状态下,可以完成下列哪个试验()A.水银温度计测量温度B.做托里拆利试验C.验证阿基米德原理D.用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律答案:AD解析:物体处于完全失重状态时,与重力有关的一切物理现象都消逝了。托里拆利试验用到了水银的压强,由于p=ρgh与重力加速度g有关,故该试验不能完成;阿基米德原理中的浮力F=ρgV排也与重力加速度g有关,故该试验也不能完成;水银温度计测温度利用了液体的热胀冷缩原理,弹簧测力计测拉力与重力无关。故能完成的试验是A、D。3.(2024湖南衡阳期末)某同学站在电梯底板上,如图所示的v-t图像是计算机显示电梯在某一段时间内速度改变的状况(竖直向上为正方向)。依据图像供应的信息,可以推断下列说法正确的是()A.在0~20s内,电梯向上运动,该同学处于超重状态B.在0~5s内,电梯在加速上升,该同学处于失重状态C.在5~10s内,电梯处于静止状态,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力D.在10~20s内,电梯在减速上升,该同学处于失重状态答案:D解析:图像的斜率表示加速度,0~5s内斜率为正,加速度为正,方向向上,处于超重状态,速度为正,即电梯向上加速运动;在5~10s过程中,电梯匀速,该同学加速度为零,对电梯底板的压力等于他所受的重力,处于正常状态;10~20s过程中,斜率为负,速度为正,即电梯向上做减速运动,加速度向下,处于失重状态,故D正确。4.如图所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动。下列各种状况下,体重计的示数最大的是()A.电梯匀加速上升,加速度的大小为2m/s2B.电梯匀减速上升,加速度的大小为2m/s2C.电梯匀加速下降,加速度的大小为1m/s2D.电梯匀减速下降,加速度的大小为1m/s2答案:A解析:电梯匀加速上升,加速度向上,大小为a1,由牛顿其次定律得F1-mg=ma1,解得F1=m(g+a1);电梯匀减速上升,加速度向下,大小为a1,由牛顿其次定律得mg-F2=ma1,解得F2=m(g-a1);电梯匀加速下降,加速度向下,大小为a2,由牛顿其次定律得mg-F3=ma2,解得F3=m(g-a2);电梯匀减速下降,加速度向上,大小为a2,由牛顿其次定律得F4-mg=ma2,解得F4=m(g+a2),又因a1>a2,比较可知最大的是F1,故选A。5.某人在以2.5m/s2的加速度匀加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体,则他在地面上最多能举起多重的物体?若此人在匀加速上升的电梯中最多能举起40kg的物体,则此电梯上升的加速度多大?(g取10m/s2)答案:60kg5m/s2解析:设人的最大举力为F。以物体为探讨对象,依据牛顿其次定律得当电梯以2.5m/s2的加速度匀加速下降时,m1g-F=m1a1,解得F=600N在地面上,人能举起的物体的质量m2=Fg=当电梯匀加速上升时,F-m3g=m3a3代入解得a3=5m/s2。6.在细线拉力F作用下,质量m=1.0kg的物体由静止起先竖直向上运动,v-t图像如图所示,重力加速度g取10m/s2。(1)求在这4s内细线对物体拉力F的最大值。(2)在F-t图像中画出拉力F随时间t改变的图线。答案:(1)15N(2)见解析图解析:(1)由图像可知,物体第1s内做初速度为零的匀加速运动,加速度a1=5m/s2第2s内做匀速运动,a2=0第3~4s内做匀减速运动,a3=2.5m/s2由F1-mg=ma1,得F1=15NF2=mg=10N由mg-F3=ma3,得F3=7.5N故4s内,F的最大值为F1=15N。(2)由以上分析可得,F随时间t的改变如图所示。选考奠基素养提升1.(多选)在原来做匀速运动的升降机中,有一被伸长弹簧拉住的、具有肯定质量的物体A静止在地板上,如图所示,现发觉A突然被弹簧拉向右方,由此可推断,此时升降机的运动可能是()A.加速上升 B.减速上升C.加速下降 D.减速下降答案:BC解析:当升降机匀速运动时,地板给物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡,A突然被拉向右方时,弹簧的弹力大于摩擦力,则A与地板之间的最大静摩擦力减小了,即A对地板的压力减小了,故A与升降机的加速度向下,选B、C。2.(多选)如图所示,质量为m的斜面体A始终处于静止状态,当质量为m'的物体B沿斜面下滑时,下列说法正确的是()A.匀速下滑时,m对地面的压力等于(m+m')gB.加速下滑时,m对地面的压力小于(m+m')gC.匀减速下滑时,m对地面的压力大于(m+m')gD.m对地面的压力始终等于(m+m')g答案:ABC解析:物体加速下滑时整个系统有竖直向下的加速度重量,处于失重状态,故B正确;物体匀减速下滑时系统存在竖直向上的加速度重量,处于超重状态,故C正确;匀速下滑时系统处于平衡状态,故A正确。3.(2024吉林期末)将电梯受力状况简化成只受重力与绳索拉力,已知电梯在t=0时由静止起先上升,a-t图像如图所示(以竖直向上为正方向)。则下列相关说法正确的是()A.t=4.5s时,电梯处于失重状态B.5~55s时间内,绳索拉力最小C.t=59.5s时,电梯处于超重状态D.t=60s时,电梯速度恰好为零答案:D解析:由图像可知,t=4.5s时,a>0,加速度方向向上,电梯处于超重状态,故A错误;5~55s时间内,a=0,电梯处于平衡状态,绳索拉力等于电梯的重力,大于电梯失重时绳索的拉力,所以这段时间内绳索拉力不是最小,故B错误;t=59.5s时,a<0,加速度方向向下,电梯处于失重状态,故C错误;依据a-t图像与坐标轴所围图形的面积表示速度的改变量,由几何学问可知,60s内a-t图像与坐标轴所围的面积为0,所以速度的改变量为0,而电梯的初速度为0,所以t=60s时,电梯速度恰好为0。故D正确。4.如图所示,在台秤上放一盛水的杯子,杯底用细线系一木质小球,若细线突然断裂,则在小木球上浮到水面的过程中,台秤的示数将()A.变小B.变大C.不变D.无法推断答案:A解析:将盛水的杯子和木球视为整体,整体受台秤竖直向上的支持力和竖直向下的重力。当细线断裂后,在木球向上加速运动的同时,木球上方与木球等体积的水球,将以同样大小的加速度向下加速流淌,从而填补木球占据的空间,由于ρ水>ρ木,水球的质量大于木球的质量,故木球和水组成系统的重心有向下的加速度,整个系统将处于失重状态,故台秤的示数将变小,正确答案为A。5.某航天员的质量为63kg(装备质量不计),假设飞船以8.6m/s2的加速度竖直加速上升,g取9.8m/s2。(1)求此时航天员对座椅的压力大小。(2)航天员训练时可承受8g大小的加速度,这表示什么意思?(3)当飞船返回地面,减速下降时,航天员会有什么样的感觉?答案:(1)1159.2N(2)见解析(3)见解析解析:(1)对航天员受力分析如图所示。由牛顿其次定律得FN-mg=ma,即FN=mg+ma=m(g+a)=63×(9.8+8.6)N=1159.2N。由牛顿第三定律知,航天员对座椅的压力FN'=FN=1159.2N。(2)表示航天员可承受大小为自身重力8倍的压力。(3)当飞船减速下降时,飞船的加速度竖直向上,处于超重状态,航天员会有超重的感觉。6.小明用台秤探讨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为500N,再将台秤移至电梯内称其体重,电梯从t=0时由静止起先运动到t=11s时停止,得到台秤的示数F随时间t改变的图像如图所示,g取10m/s2。求:(1)小明在0~2s内加速度a1的大小,并推断在这段时间内他处于超重状态还是失重状态;(2)在10~11s内,台秤的示数F3;(3)小明运动的总位移大小。答案:(1)1m/s2失重状态(2)600N(3)19m解析:(1)由题图可知,在0~2s内,台秤对小明的支持力F1=450N,由牛顿其次定律有mg-F1=ma1解得a1=1m/s2加速度