猜想08 超重与失重、动力学图像、动力学两类基本问题（解析版）-高一上期末物理考点大串（人教版）

猜想08超重与失重、动力学图像、动力学两类基本问题题题型一超重与失重1．10月2日，杭州亚运会蹦床项目结束女子个人比赛的争夺，中国选手朱雪莹、胡译乘包揽冠亚军。假设在比赛的时候某一个时间段内蹦床所受的压力如图所示，忽略空气阻力，，则以下说法正确的是（）A．1.0s到1.2s之间运动员处于失重状态B．1.0s到1.2s之间运动员处于超重状态C．在图示的运动过程中，运动员离开蹦床后上升的最大高度为9.8mD．在图示的运动过程中，运动员离开蹦床后上升的最大高度为3.2m【答案】D【详解】AB．蹦床所受的压力大小与蹦床对运动员的支持力大小相等，可知1.0s到1.2s之间蹦床对运动员的支持力逐渐增大，过程为运动开始接触蹦床到到达最低点，根据牛顿第二定律该段过程为运动员先向下加速后减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，故AB错误；CD．根据图线可知运动从离开蹦床到再次接触蹦床的时间为，该段时间运动员做竖直上抛运动，故离开蹦床后上升的最大高度为故C错误，D正确。故选D。2．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示，乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g，以下判断正确的是（）A．时间内，v增大，FN>mg B．时间内，v减小，FN<mgC．时间内，v增大，FN<mg D．时间内，v减小，FN>mg【答案】D【详解】AB．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则FN<mg故AB错误；CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客在减速下降，加速度向上，处于超重状态，则FN>mg，C错误，D正确；故选D。3．如图甲是某人站在压力传感器上做下蹲-起跳动作的示意图，人的重力为，中间的●表示人的重心，图乙是根据传感器画出的图线，乙图中、、、各点均与甲图中各状态相对应，其它几个点对应的状态在甲图中没有画出，图中、、对应的纵坐标均为，取重力加速度。请根据这两个图所给出的信息，判断下面说法中正确的是（

）A．此人在点对应的状态时，处于超重状态B．此人在点对应的状态时的加速度大于在点对应的状态时的加速度C．此人在点对应的状态时的加速度等于在点对应的状态时的加速度D．此人在点对应的状态时恰好离开传感器【答案】CD【详解】A．此人在b点时人对传感器的压力小于其重力，处于失重状态，故A错误；B．由图可知，此人在点对应的状态时人对传感器的压力等于其重力，加速度为零，而人在b点时加速度不为零，故B错误；C．由图可知，此人在a点、点对应的状态时人对传感器的压力都等于其重力，加速度都为零，故C正确；D．此人在点时人对传感器的压力等于零，故人恰好离开传感器，故D正确。故选CD。4．太空探索已成为众多青年才俊的志向，很多年轻人都立志做一名遨游太空的宇航员。但要成为一名宇航员，需具备一定的耐受力能力。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FN与静止在地球表面时所受重力mg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4≤k≤12。若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k1=4.2，而重返大气层阶段飞船以a2=5.2m/s2的加速度竖直向下减速运动。设宇航员质量m=75kg，求：（g取10m/s2）（1）飞船起飞阶段加速度a1的大小；（2）返回大气层时宇航员的耐受力值k2。

【答案】（1）32m/s2；（2）1.52【详解】（1）飞船起飞阶段，由题可知得到宇航员与飞船加速度相同，起飞时宇航员受力如图1：重力mg、支持力与压力等大为；根据牛顿第二定律，取竖直向上为正方向，有代入数据，解得（2）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：根据牛顿第三定律代入数据，解得耐受力值5．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态（如图）。一个可乘坐二十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时的高度为76m，当落到离地面28m的位置时开始制动，座舱做匀减速运动。若座舱中某人用手托着质量为0.2的手机，当座舱落到离地面50m的位置时，手的感觉如何？当座舱落到离地面15m的位置时，手要用多大的力才能托住手机？【答案】(1)人的手感觉不到手机的压力；(2)5.4N【详解】(1)当座舱落到离地面50m的位置时，座舱以及人、手机都在自由下落，均处于完全失重状态，因此人的手感觉不到手机的压力，就好像手机没有重量一样；(2)设座舱做匀减速运动的加速度为a，座舱自由下落h1=48m后的速度为v，之后匀减速运动h2=28m到地面时刚好停下，则；解得座舱落到离地面15m的位置时，手机处于超重状态，设人手托手机的力为F，则解得题题型二动力学图像6．如图甲所示，物块的质量m=1kg，初速度v0=5m/s，在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻后恒力F突然反向，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示，重力加速度g取10m/s2。下列选项中正确的是（）

A．0~10m内物块的加速度大小为2.5m/s2B．在5s末恒力F开始反向物块做匀加速运动C．恒力F的大小为0.875ND．物块与水平面的动摩擦因数为0.375【答案】C【详解】A．由公式可知，图像的斜率大小表示，0~10m内物块的加速度大小为，A错误；B．根据可知物块做匀减速的时间为所以在4s末恒力F开始反向物块做匀加速运动，B错误；C．物块做匀加速运动时的加速度为根据牛顿第二定律可知解得；

，C正确；D．物块与水平面的动摩擦因数为，D错误。故选C。7．如图（a）所示，倾角为θ的斜面固定在水平地面上，一物体在水平推力F的作用下沿斜面向上运动，逐渐增大F，物体的加速度随之改变，其加速度a随F变化的图像如图（b）所示。g=10m/s2。根据图（b）中所提供的信息，下列判断正确的是（）

A．若斜面光滑，可计算出加速度为6m/s2时物体的速度B．若斜面光滑，可作出物体运动的速度时间图像C．若斜面粗糙，增大物体的质量后重复前面的实验，得到的图像斜率保持不变D．若斜面粗糙，换一质量为原质量两倍的另一物体重复刚才的实验，得到图像的纵坐标截距保持不变【答案】D【详解】A．题中并未说明力F随时间变化的情况，故无法求出加速度为6m/s2时物体的速度大小，故A错误；B．由于不知道物体的受力随时间变化情况，无法求出各时刻物体的速度，无法作出物体的速度时间图像，故B错误；C．若斜面粗糙，对物体受力分析，沿着斜面方向方向，由牛顿第二定律有解得可知增大物体的质量后重复前面的实验，得到的图像斜率改变，故C错误；D．由以上分析可知，换一质量为原质量两倍的另一物体重复刚才的实验，得到图像的纵坐标截距保持不变，故D正确。故选D。8．无线充电宝可通过磁吸力吸附在手机背面，如图甲所示为科创小组某同学手握手机（手不接触充电宝），利用手机软件记录竖直放置的手机及吸附的充电宝从静止开始在竖直方向上的一次变速运动过程（手机与充电宝始终相对静止），记录的加速度a随时间t变化的图像如图乙所示（规定向上为正方向），t2时刻充电宝速度为零，且最终处于静止状态。已知手机的质量为0.3kg，无线充电宝质量为0.2kg，手机与充电宝之间的动摩擦因数μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2.在该过程中下列说法正确的是（）A．充电宝在t1与t2时刻所受的摩擦力方向相同B．t3时刻充电宝受的摩擦力大小为3.6NC．充电宝受到的静摩擦力的最大值为7.5ND．充电宝与手机之间的吸引力大小至少为10N【答案】AD【详解】A.充电宝在t2时刻具有向上的最大加速度，由牛顿第二定律知摩擦力方向竖直向上，t1时刻充电宝具有向下的加速度，而加速度小于重力加速度，所以摩擦力方向向上，所以充电宝在t2与t1时刻所受的摩擦力方向相同，故A正确；B.t3时刻由牛顿第二定律可得根据图像可知，解得故B错误；CD.t2时刻充电宝具有向上的最大加速度，充电宝与手机之间的摩擦力最大，此时由牛顿第二定律有又解得充电宝与手机之间的吸引力大小至少为，故D正确，C错误。故选AD。9．如图甲所示，一质量为的物体受水平拉力F作用，在粗糙水平面上做加速直线运动时的图像如图乙所示，时其速度大小为，滑动摩擦力大小恒为，则（）A．时，物体的速度为 B．时，物体的速度为C．时，水平拉力F的大小为 D．时，水平拉力F的大小为【答案】BD【详解】AB．根据可知图象中，图象与坐标轴围成的面积表示速度的增量，则在时刻，物体的速度故A错误，B正确；CD．由图可知时，加速度为。根据牛顿第二定律有代入数据得故C错误，D正确。故选BD。10．粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动，水平拉力F及物体的运动速度v随时间变化的图像如图甲和图乙所示。取重力加速度g=10m/s2。则（）

A．前2s内物体运动的加速度大小为2m/s2 B．前4s内物体运动的位移的大小为8mC．物体与地面间的动摩擦因数μ=0.1 D．物体的质量为10kg【答案】AC【详解】A．根据速度图像的斜率等于加速度，知前2s内物体的运动加速度故A正确；B．图像与坐标轴围成的面积表示位移，前4s内物体的位移为故B错误；CD．前2s内根据牛顿第二定律得后2s内由图得F1=15N，F2=5N，代入解得，故C正确，D错误。故选AC。题题型三动力学两类基本问题5．民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿气囊滑行到地面（如图所示）。假设某型号的飞机舱口下沿距地面高度为3.6m，气囊所形成的斜面长度为6m，一个质量为60kg的人在气囊顶端由静止沿斜面滑下时，可视为做匀加速直线运动，人与气囊间的动摩擦因数为0.5，不计其他阻力，已知，重力加速度g取10m/s2.下列说法正确的是（）

A．下滑过程中，气囊对人的作用力方向竖直向上 B．人滑至气囊底端所经历的时间为sC．人滑至气囊底端时的速度大小为2m/s D．下滑过程中，气囊对人的摩擦力大小为300N【答案】C【详解】A．下滑的过程中若人匀速下滑，则气囊对人的作用力与重力等大反向，即气囊对人的作用力竖直向上，但由于人加速下滑，则气囊对人的作用力的方向不是竖直向上，故A错误；B．斜面与地面夹角为解得根据牛顿第二定律可知解得根据匀变速直线运动位移与时间的关系解得故B错误；C．根据匀变速直线运动速度与时间的关系解得故C正确；D．气囊对人的摩擦力大小为故D错误。故选C。10．如图甲所示，用水平压力将物块按压在竖直墙壁上，随时间的变化情况如图乙所示。物块的速度随时间的变化情况如图丙所示。取重力加速度，结合图乙和图丙，下列说法正确的有（

）

A．内物块所受摩擦力大于重力B．不能求出物块的质量C．可以求出物块与墙面间的动摩擦因数D．若内恒为，则第末物块恰好静止【答案】BD【详解】A．由图丙可知，内物块处于静止状态，受力平衡，故内物块所受摩擦力等于重力，故A错误；BC．由图丙可知，内内物块做匀加速直线运动，加速度为根据牛顿第二定律有可得，内物块内物块做匀速直线运动，根据牛顿第二定律有可得故可知不能求出物块的质量，不能求出物块与墙面间的动摩擦因数，故B正确，C错误；D．若内恒为，物块做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有可得物块停下所需要的时间为故若内恒为，则第末物块恰好静止，故D正确。故选BD。13．滑草运动受人们喜爱。如图，某滑草滑道由AB、BC两段不同的草皮组成，滑道AB为倾斜直轨道，滑道BC为水平直轨道，两滑道在B点平滑连接。小陈同学乘坐滑草车从A点由静止开始沿滑道自由下滑，最后停在C点，整个滑行过程用时15s，已知滑道AB和BC分别长L1＝80m、L2＝40m，小陈与滑草车的总质量m＝60kg，倾斜滑道与水平面夹角，滑草车在AB和BC段的运动均可视为匀变速直线运动，滑草车通过B点前后速度大小不变。（，g＝10m/s2）。求：（1）小陈和滑草车在滑行过程中的最大速度；（2）小陈和滑草车在AB段滑行的时间；（3）小陈和滑草车在AB段滑行受到的平均阻力的大小。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）根据匀变速直线运动的规律可知全程的平均速度为，根据平均速度和位移的关系可得解得（2）根据平均速度和位移的关系可得解得（3）斜直轨道上的加速度解得根据牛顿第二定律可得解得14．如图，一只可爱的企鹅在倾角为的冰面上玩要，先以恒定加速度从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，经后，在处，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点。企鹅在滑行过程中姿势保持不变，企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数，已知，，取重力加速度，求：（1）企鹅向上“奔跑”的加速度大小；（2）企鹅卧倒后还能向前滑行的最大距离；（3）企鹅从卧倒至退滑到出发点过程所用的总时间（结果可用根号表示）。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）设企鹅向上“奔跑”时加速度大小为，有解得（2）设企鹅向上“奔跑”时的末速度大小为，有设向上滑行时企鹅的加速度大小为，时间为，由牛顿第二定律有解得又解得则可得上滑位移为（3）设向下滑行时，企鹅的加速度大小为，时间为，由牛顿第二定律有解得由位移与时间的关系式可得解得总时间为15．如图