2024-2025学年高中物理第3章6超重与失重练习含解析教科版必修1

PAGEPAGE66.超重与失重课时过关·实力提升一、基础巩固1.下列说法正确的是()A.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态B.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态C.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态D.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解析:蹦床运动员在空中上升和下落过程中都具有向下的加速度,均处于失重状态,A对;体操运动员双手握住单杠吊在空中不动、游泳运动员仰卧在水面静止不动及举重运动员在举起杠铃后不动时均处于平衡状态,B、C、D错.答案:A2.(多选)人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后,其中人和物体都处于完全失重状态.这种状态下,不能做的试验是()A.液体的对流试验B.用弹簧测力计测力C.用托里拆利管测舱内的气压D.用天平测物体的质量解析:在太空舱内处于完全失重状态,所以任何物体将不再对它的支持面有压力和对悬挂它的物体有拉力.所以,弹簧测力计不能用来测物体重力,但是仍可以用来测力;天平不能测物体的质量;托里拆利管不能测气压;密度大的物体将不能下沉,密度小的物体也不能上浮,所以对流试验也不能进行.选项A、C、D符合题意.答案:ACD3.(多选)在以加速度a=A.人的重力为B.人的重力仍为mgC.人对电梯的压力为D.人对电梯的压力为解析:超、失重时人所受重力不变,故选项A错误,B正确;对人由牛顿其次定律N-mg=ma,故人所受的支持力N=43答案:BD4.(多选)某同学站在电梯底板上,利用速度传感器和计算机探讨一观光电梯升降过程中的状况,如图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变更的状况(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0~5s内,观光电梯在加速上升,该同学处于失重状态B.在5~10s内,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力C.在10~20s内,观光电梯在减速下降,说明该同学的惯性在变小D.在20~25s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态解析:在0~5s内,从v-t图像可知,此时的加速度为正,电梯的加速度方向向上,此时人处于超重状态,所以A错误;在5~10s内,v-t图线平行于t轴,此时电梯做匀速运动,处于平衡状态,所以该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力,所以B正确;在10~20s内,从v-t图像可知,此时的加速度为负,速度为正,电梯的加速度方向向下,正在减速上升,此时人处于失重状态,由于质量不变,因此惯性不变,所以C错误;在20~25s内,速度为负,加速度为负,则观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态,选项D正确.答案:BD5.在电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为50kg.电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发觉体重计示数如图所示,关于这段时间的描述,下列说法正确的是()A.晓敏同学所受的重力变小了B.晓敏同学对体重计的压力小于体重计对她的支持力C.电梯肯定在竖直向下运动D.电梯的加速度大小为解析:由晓敏对体重计的压力变小了可知,晓敏在这段时间内处于失重状态,晓敏的重力没有变更,A错误;晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力,大小肯定相等,B错误;以竖直向下为正方向,有mg-N=ma,即50kg×g-40kg×g=50kg×a,解得a=g5答案:D6.在索契冬奥会自由滑雪女子空中技巧竞赛中,中国选手徐梦桃以83.50分夺得银牌.竞赛场地可简化为如图所示的助滑区、弧形过渡区、着陆区、减速区等组成.若将运动员看做质点,且忽视空气阻力,下列说法正确的是()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区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:C7.一把弹簧测力计最多能挂5.4kg重的物体,在以1m/s2的加速度下降的电梯里,它最多能挂上多重的物体?假如在电梯内弹簧测力计最多能挂上4.0kg的物体,此刻电梯在做什么运动?加速度的大小为多大?(g取10m/s2)解析:弹簧测力计的最大拉力F=m0g=5.4×10N=54N.当a1=1m/s2、方向向下时,m1g-F=m1a,则m1=Fg-a=5410-1kg=6kg.若最多能挂4.0kg的物体,说明物体处于超重状态,加速度方向向上,即电梯做向上加速运动或向下减速运动a2=F-m2gm2=答案:6kg向上加速运动或向下减速运动3.5m/s2二、实力提升1.关于超重和失重,下列说法正确的是()A.超重就是物体所受的重力增加了B.失重就是物体所受的重力削减了C.完全失重就是物体一点重力都没有了D.不论超重、失重或完全失重,物体所受的重力是不变的解析:超重和失重现象中物体所受的重力并没有变更,变更的是物体对支持物压力(或对悬挂物的拉力),选项A、B、C错误,D正确.答案:D2.如图所示,质量为M的框架放在水平地面上,一轻质弹簧上端固定在框架上,下端挂一个质量为m的小球,小球上下振动时,框架始终没有跳起,当框架对地面的压力为零的瞬间,小球加速度的大小为()A.gB.解析:当框架对地面的压力为零的瞬间,说明弹簧处于压缩状态,且弹力F=Mg,对小球:F合=mg+F=ma得a=(M答案:D3.(多选)质量为m的人站在升降机里,假如升降机的加速度的肯定值为a,升降机底板对人的支持力N=mg+ma,则可能的状况是()A.升降机以加速度a向下加速运动B.升降机以加速度a向上加速运动C.在向上运动中,以加速度a制动D.在向下运动中,以加速度a制动解析:升降机对人的支持力N=mg+ma,即人处于超重状态,具有向上的加速度,而选项A、C中加速度均向下,即处于失重状态,只有选项B、D正确.答案:BD4.(多选)“蹦极”是一项特别刺激的体育运动,某人身系弹性绳自高空P点自由下落,右图中a点是弹性绳的原长位置,c点是人能到达的最低点,b点是人静止悬吊着时的平衡位置.人在从P点下落到最低点c的过程中()A.在Pa段做自由落体运动,人处于完全失重状态B.在ab段,绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态C.在bc段,绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态D.在c点,人的速度为零,其加速度为零解析:人在Pa段只受重力作用,a=g,完全失重,A正确;人在ab段受重力和向上的拉力,拉力小于重力,合力向下,加速度向下,失重,B正确;人在bc段受重力和向上的拉力,拉力大于重力,合力向上,加速度向上,超重,C错误;人在c点时,绳的拉力最大,人所受的合力最大,加速度最大,D错误.答案:AB5.用力F提起用细绳连在一起的A、B两物体,并以5.0m/s2的加速度匀加速竖直上升,如图所示.已知A、B的质量分别为1kg和2kg,g取10m/s2,绳子所能承受的最大拉力是35N,则:(1)力F的大小是多大?(2)为使绳不被拉断,作用在A物体上的拉力F的最大值是多大?解析:(1)对A、B整体,由牛顿其次定律得F-(mA+mB)g=(mA+mB)a解得F=45N.(2)当A、B间的绳子的拉力恰为35N时,加速度最大,F最大对B:T-mBg=mBamax对A:Fmax-(mA+mB)g=(mA+mB)amax联立解得Fmax=52.5N.答案:(1)45N(2)52.5N6.如图所示,表演“顶竿”杂技时,一人站在地上(称为“底人”),肩上竖直扛着一个质量为m=5kg的竹竿,一个质量为M=40kg的演员(可视为质点)在竿顶端从静止起先先匀加速再匀减速下滑,滑到竿底端时速度正好为零.为了探讨该杂技的力学性质,探讨人员在竿底部和“底人”肩膀之间安装一个力传感器,演员从竿顶端下滑的整个过程中,竿对传感器竖直向下压力大小随时间变更的关系如图乙所示.依据题中所给条件和图像中有关信息,重力加速度大小g为10m/s2.求:(1)演员在竿上匀加速下滑和匀减速下滑的过程中,竿受到的摩擦力大小;(2)竿的长度.解析:(1)设人与竿之间的摩擦力为f.由图乙可知,0~1s内,人加速下滑,对竿有F1=mg+f1①得f1=F1-mg=290N-5×10N=240N②1~3s内,人减速下滑,对竿有F2=mg+f2③得f2=F2-mg=480N.④(2)设人加速下滑的加速度大小为a1,减速下滑的加速度大小为a2.则0~1s内,Mg-f1=Ma1⑤x1=v1=a1t1⑦1~3s内f2-Mg=Ma2⑧vx=x1+x2⑩联立以上各式得x=6m,即竿的长度为6m.答案:(1)240N480N(2)6m7.美国某高校五名学习航空航天工程的高校生搭乘NASA的飞艇参与了“微重力学生飞行机会安排”,飞行员将飞艇开到6000m的高空后,让飞艇由静止下落,以模拟一种微重力的环境.下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的(1)飞艇在25s内下落的高度;(2)在飞艇后来的减速过程中,高校生对座位的压力至少是其重力的多少倍?解析:(1)设飞艇在25s内下落的加速度为a1,依据牛顿其次定律得mg-F