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

PAGEPAGE7超重和失重时间：45分钟一、单项选择题1．有关超重和失重的下列说法正确的是(B)A．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态解析：由超重、失重和完全失重的概念可知，在加速度向下时处于失重状态，在加速度向上时处于超重状态，而相对地面静止不动时既不超重也不失重．选项B正确．2．一根竖直悬挂的绳子所能承受的最大拉力为FT，有一个体重为G的运动员要沿这根绳子从高处竖直滑下．若G>FT，要使下滑时绳子不断，则运动员应当(A)A．以较大的加速度加速下滑B．以较大的速度匀速下滑C．以较小的速度匀速下滑D．以较小的加速度减速下滑解析：下滑过程中运动员受重力和摩擦力，当运动员加速下滑时，合力方向向下，也就是说绳子给运动员的摩擦力小于重力，所以这时绳子承受较小的力，不简单被拉断，故选项A正确．3.如图所示，A，B两人用平安带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，着陆伞未打开时不计空气阻力．下列说法正确的是(A)A．在着陆伞未打开的下降过程中，平安带的作用力肯定为零B．在着陆伞未打开的下降过程中，平安带的作用力大于B的重力C．在着陆伞未打开的下降过程中，平安带的作用力等于B的重力D．在着陆伞打开后减速下降过程中，平安带的作用力小于B的重力解析：据题意，着陆伞未打开时，A，B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A，B之间平安带的作用力为0，A正确，B，C错误；着陆伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A，B处于超重状态，对B有：FT－mg＝ma，即FT＝mg＋ma>mg，故D错误．4．小芳站在电梯中的体重计上，电梯静止时体重计示数如图(甲)所示，电梯运行经过5楼时体重计示数如图(乙)所示，则此时(A)A．电梯可能在向上运动B．电梯肯定在向下运动C．电梯的加速度方向肯定向上D．电梯的加速度方向不能确定解析：由图可知体重计示数减小，物体对支撑物的压力或对悬挂物的拉力小于重力为失重，可知人处于失重状态，失重时加速度向下，故可知电梯具有向下的加速度，则可能的运动状况是：向下加速运动，向上减速运动．故A正确，B，C，D错误．5．人站在地面，竖直向上提起质量为1kg的物体，物体获得的加速度为5m/s2(g取10m/s2)．则此过程中人对物体的作用力为(C)A．5N B．10NC．15N D．20N解析：依据牛顿其次定律，物体竖直方向上有F－mg＝ma，求得F＝15N.二、多项选择题6．某试验小组，利用DIS系统视察超重和失重现象，他们在电梯内做试验，在电梯的地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个重为20N的物块，如图甲所示，试验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间改变的关系，如图乙所示．以下依据图象分析得出的结论中正确的是(BC)A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态C．电梯可能起先停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最终停在高楼层D．电梯可能起先停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最终停在低楼层解析：由题图可知在0～t1、t2～t3及t4之后，传感器所受压力大小等于物块的重力大小；t1～t2时间段内，传感器所受压力大小大于物块重力，处于超重状态，加速度向上；t3～t4时间段内，压力小于物块重力，处于失重状态，加速度向下．综上所述，选项B、C正确．7．某科技爱好小组用试验装置来模拟火箭放射卫星．火箭点燃后从地面竖直升空，t1时刻第一级火箭燃料燃尽后脱落，t2时刻其次级火箭燃料燃尽后脱落，此后不再有燃料燃烧．试验中测得火箭竖直方向的速度—时间图象如图所示，设运动过程中不计空气阻力，燃料燃烧时产生的推力大小恒定．下列推断正确的是(CD)A．t2时刻火箭到达最高点，t3时刻火箭落回地面B．火箭在0～t1时间内的加速度大于t1～t2时间内的加速度C．t1～t2时间内火箭处于超重状态，t2～t3时间内火箭处于失重状态D．火箭在t2～t3时间内的加速度大小等于重力加速度解析：从图象可知，火箭始终向上运动，在t2时刻火箭速度达到最大，t3时刻火箭到达最高点，选项A错误；0～t1时间内的加速度小于t1～t2时间内的加速度，选项B错误；t1～t2时间内火箭向上加速，处于超重状态，t2～t3时间内火箭向上减速，处于失重状态，选项C正确；在t2～t3时间内火箭只受到重力的作用，向上减速，加速度的大小等于重力加速度，选项D正确．8.电梯的顶部挂一个弹簧测力计，测力计下端挂了一个质量为1kg的重物，电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N，在某时刻电梯中的人视察到弹簧测力计的示数变为12N．关于电梯的运动(如图所示)，以下说法正确的是(g取10m/s2)(AD)A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2m/s2B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为4m/s2C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为4m/s2D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2m/s2解析：由题意知，重物受的合力方向向上，加速度向上，由牛顿其次定律，F－mg＝ma，解得a＝2m/s2，电梯可能向上加速，也可能向下减速，选项AD正确、BC错误．三、非选择题9．太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的自然试验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝．假如将来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动，飞船由6000m的高空静止下落，可以获得持续25s的失重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的试验．已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍，重力加速度g取10m/s2，试求：(1)飞船在失重状态下的加速度大小；(2)飞船在微重力状态中下落的距离．解析：(1)设飞船在失重状态下的加速度为a，由牛顿其次定律得mg－Ff＝ma又Ff＝0.04mg即mg－0.04mg＝ma解得a＝9.6m/s2(2)由x＝eq\f(1,2)at2得x＝eq\f(1,2)×9.6×252m＝3000m.答案：(1)9.6m/s2(2)3000m10．图甲是我国某运动员在蹦床竞赛中的一个情景．设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，运动员的脚在接触蹦床过程中，蹦床对运动员的弹力F随时间t的改变规律通过传感器用计算机绘制出来，如图乙所示．g取10m/s2，依据F－t图象求：(1)运动员的质量．(2)运动员在运动过程中的最大加速度．(3)在不计空气阻力状况下，运动员离开蹦床上升的最大高度．解析：(1)由题图乙可知，刚站上去的时候弹力等于重力，故运动员所受重力为500N，设运动员质量为m，则m＝eq\f(G,g)＝50kg.(2)由题图乙可知蹦床对运动员的最大弹力为Fm＝2500N，设运动员的最大加速度为am，则Fm－mg＝mamam＝eq\f(Fm－mg,m)＝eq\f(2500－500,50)m/s2＝40m/s2.(3)由题图乙可知运动员离开蹦床后做竖直上抛运动，离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s，再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s，它们的时间间隔均为1.6s．依据竖直上抛运动的对称性，可知其自由下落的时间为0.8s.设运动员上升的最大高度为H，则H＝eq\f(1,2)gt2＝eq\f(1,2)×10×0.82m＝3.2m.答案：(1)50kg(2)40m/s2(3)3.2m11．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改变的图象如图所示，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x.解析：(1)由图象可知，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加速度方向竖直向下，故小明处于失重状态．(2)设在10～11s内小明的加速度为a3，时间为t3,0～2s的时间为t1，则a1t1＝a3t3解得a3＝2m/s2，由牛顿其次定律有F3－mg＝ma3解得F3＝600N.(3)0～2s内位移x1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＝2m2～10s内位移x2＝a1t1t2＝16m10～11s内位移x3＝eq\f(1,2)a3teq\o\al(2,3)＝1m小明运动的总位移x＝x1＋x2＋x3＝19m.答案：(1)1m/s2失重(2)600N(3)19m12．某人在以a＝2.5m/s2的加速度匀加速下降的升降机中最多可举起m1＝80kg的物体，则此人在地面上最多可举起多少千克的物体？若此人在匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝40kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？(g取10m/s2)解析：此人的最大举力，在不同参照系中这个举力是恒定的，设此人最大举力为F.“人最多能举起80kg的物体”的意思是这个人能施加给外界物体的最大举力恰能使80kg的物体以2.5m/s2的