4.6超重和失重—2021-2022学年高一物理人教版(2019)必修第一册同步课时作业
选择题(共12题)
1.如图所示,一电梯在缆绳的拉动下向下做减速运动,则(
)
A.电梯中的人处于失重状态
B.缆绳对电梯的拉力和电梯与人的总重力是一对平衡力
C.缆绳对电梯的拉力和电梯对缆绳的拉力是一对作用力与反作用力
D.电梯对缆绳的拉力是由于缆绳发生弹性形变而产生的
2.一位在地面上最多可以举起1500
N重物的人,在某竖直运动的电梯中最多可以举起2000
N的重物。。该电梯的运动可能是(
)
A.以的加速度加速下降
B.以的加速度减速下降
C.以的加速度加速上升
D.以的加速度减速上升
3.女子十米台跳水比赛中,运动员从跳台斜向上跳起,一段时间后落入水中,如图所示。不计空气阻力,下列说法正确的是(
)
A.她在空中上升过程中处于超重状态
B.她上升到最高点时的加速度大小为零
C.她即将入水时的速度为整个跳水过程中的最大速度
D.入水过程中,水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小
4.某大楼共25层,电梯静止在一楼(底层),某同学站在电梯内的电子体重计上,当电梯从一楼运动到顶层的过程中,电梯的速度—时间图像如图甲所示,体重计示数随时间变化的图像如图乙所示,g取。下列说法正确的是(
)
A.电梯启动和制动时的加速度相同
B.电梯制动时,该同学处于超重状态
C.该同学的质量为60
kg
D.该大楼的平均层高为2.25
m
5.游乐园中,游客乘坐能加速或减速运动的升降机,可以体会超重与失重的感觉。下列描述正确的是(
)
A.当升降机加速上升时,游客处于失重状态
B.当升降机减速下降时,游客处于失重状态
C.当升降机减速上升时,游客处于失重状态
D.当升降机加速下降时,游客处于超重状态
6.下图是某同学站在压力传感器上做下蹲-起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线,纵坐标为压力,横坐标为时间。由图线可知,该同学的体重约为650
N,除此以外,还可以得到以下信息(
)
A.1
s时人处在下蹲的最低点
B.2
s时人处于下蹲静止状态
C.该同学做了2次下蹲-起立的动作
D.下蹲过程中人始终处于失重状态
7.绿地山东国际金融中心高428米,位于济南市CBD中央商务区,是山东省最高的建筑物,预计2021年竣工并投入使用。在建设低楼层的过程中,如图甲所示的塔吊正在将一块建筑物料从地面竖直向上吊起,其图像如图乙所示。下列说法正确的是(
)
A.前2
s内建筑物料处于失重状态
B.最后2
s内建筑物料只受重力作用
C.前3
s内与最后4
s内建筑物料的平均速度之比为2:3
D.第3
s末至第6
s末的过程中,建筑物料的位移为15.5
m
8.某同学站在电梯的水平地板上,利用速度传感器研究电梯的升降过程。取竖直向上为正方向,电梯在某一段时间内速度的变化情况如图所示。根据图像提供的信息,下列说法正确的是(
)
A.在0~5
s内,电梯加速上升,该同学处于失重状态
B.在5~10
s内,该同学对电梯地板的压力小于其重力
C.在10~20
s内,电梯减速上升,该同学处于超重状态
D.在20~25
s内,电梯加速下降,该同学处于失重状态
9.电梯的顶部挂有一个弹簧测力计,其下端挂了一个重物,电梯做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10
N。在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8
N,关于电梯的运动,以下说法正确的是(g取)(
)
A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为
B.电梯可能向上减速运动,加速度大小为
C.电梯可能向下加速运动,加速度大小为
D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为
10.“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止地悬吊着时的平衡位置,人在从P点落下到最低点c的过程中(
)
A.人在段做自由落体运动,处于完全失重状态
B.在段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态
C.在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,加速度为零
11.某同学用如图所示实验来认识超重和失重现象,先保持手指和钩码静止,感受套在手指上的橡皮筋对手指的压力,然后设法使钩码上下振动同时手指保持静止,感受套在手指上的橡皮筋对手指压力的变化(整个过程中,橡皮筋对手指始终有压力作用)。不计空气阻力。下列说法中正确的是(
)
A.钩码下降过程,处于失重状态
B.钩码上升过程,处于失重状态
C.钩码下降和上升过程,都能出现失重现象
D.钩码由最低点上升到最高点的过程,先出现超重现象,后出现失重现象
12.如图甲所示,质量为的同学,双手抓住单杠做引体向上,他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示。g取。由图像可知(
)
A.时他的加速度为
B.时他处于超重状态
C.时他受到单杠的作用力的大小为620
N
D.时他处于失重状态
非选择题(共2题)
13.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天然实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.假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动,飞船由6
000
m的高空静止下落,可以获得持续25
s的失重状态,你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验.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10
m/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.
14.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为500
N,再将台秤移至电梯内称其体重,电梯从t=0时由静止开始运动到t=11
s时停止,得到台秤的示数F随时间t变化的图象如图所示,g取10
m/s2.求:
(1)小明在0~2
s内加速度a1的大小,并判断在这段时间内他处于超重还是失重状态;
(2)在10~11
s内,台秤的示数F3;
(3)小明运动的总位移x.
答案以及解析
1.答案:C
解析:电梯向下做减速运动时,加速度向上,人所受支持力大于重力,则人处于超重状态,故A错误;因电梯有加速度,则缆绳对电梯的拉力和电梯与人的总重力不是一对平衡力,故B错误;缆绳对电梯的拉力和电梯对缆绳的拉力是一对作用力与反作用力,故C正确;电梯对缆绳的拉力是由于电梯发生弹性形变而产生的,故D错误。
2.答案:D
解析:此人最大的举力为1500
N,在竖直向上运动的电梯中最多举起了2000
N的物体,可知物体处于失重状态。物体质量,由牛顿第二定律得,解得,方向向下,则电梯可能以的加速度减速上升,也可能以的加速度加速下降,故选D。
3.答案:D
解析:运动员在空中上升的过程中,只受到重力作用,加速度等于重力加速度g,则处于完全失重状态,故A错误;运动员在上升到最高点时,速度为零,加速度等于g,故B错误;运动员从空气进入水中时,水的浮力逐渐增大,加速度逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最大,故C错误;入水过程中,根据牛顿第三定律可知,水对她的作用力与她对水的作用力大小相等,故D正确。
4.答案:D
解析:本题考查牛顿运动定律的应用。由图像可知,电梯启动和制动时的加速度大小相等,均为,方向相反,A错误;电梯制动时,加速度a的方向向下,该同学处于失重状态,B错误;根据题图乙可知,该同学的重力为500
N,质量为50
kg,C错误;根据图像可知,电梯的位移为,该大楼共25层,电梯运动过程中通过的位移为24层楼的高度,该大楼的平均层高为2.25
m,D正确。
5.答案:C
解析:本题以游乐园的升降机为实际情境考查牛顿第二定律的应用、超重和失重。当升降机加速上升时,游客有向上的加速度,是由重力与升降机对游客支持力的合力提供的,此时升降机对游客的支持力大于游客的重力,所以游客处于超重状态,A错误;当升降机减速下降时,游客具有向上的加速度,同理此时游客也处于超重状态,B错误;当升降机减速上升时,游客具有向下的加速度,是由重力与升降机对游客支持力的合力提供的,所以升降机对游客的支持力小于游客的重力,此时游客处于失重状态,C正确;当升降机加速下降时,游客具有向下的加速度,同理可得此时游客处于失重状态,D错误。
6.答案:B
解析:人在下蹲的过程中,先加速向下运动,此时加速度方向向下,人处于失重状态,然后减速向下运动,此时加速度方向向上,人处于超重状态,所以下蹲过程中人先处于失重状态后处于超重状态,选项D错误;1
s时人向下的加速度最大,此时人没有处在下蹲的最低点,选项A错误;2
s时人刚完成了下蹲动作,故此时处于下蹲静止状态,选项B正确;0~2
s是下蹲过程,2~4
s是起立过程,所以该同学做了1次下蹲–起立的动作,选项C错误。
7.答案:C
解析:本题考查对图像的理解。前2
s内建筑物料的速度增大,加速度方向向上,处于超重状态,A错误;最后2
s内建筑物料的加速度大小为,其受重力和拉力作用,B错误;前3
s内建筑物料的平均速度为,后4
s内建筑物料的平均速度为,故,C正确;第3
s末到第5
s末建筑物料做匀速直线运动,位移,第5
s末到第6
s末建筑物料做匀减速直线运动,位移,则第3
s末至第6
s末的过程中,建筑物料的位移为,D错误。
8.答案:D
解析:从速度-时间图像可知,在0~5
s内加速度为正,说明电梯的加速度向上,人处于超重状态,故A错误;5~10
s内,该同学做匀速运动,其对电梯地板的压力等于他所受的重力,故B错误;在10~20
s内,电梯向上做匀减速运动,加速度向下,人处于失重状态,故C错误;在20~25
s内,电梯向下做匀加速运动,加速度向下,人处于失重状态,故D正确。
9.答案:BC
解析:电梯做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10
N,则重物的重力等于10
N;弹簧测力计的示数变为8
N时,对重物由牛顿第二定律有,解得,方向竖直向下,则电梯可能向下做加速运动,也可能向上做减速运动,故选B、C。
10.答案:AB
解析:a点是弹性绳的原长位置,则a点之前人只受重力,人做自由落体运动,处于完全失重状态,故A正确;b是人静止悬吊着时的平衡位置,则在段绳的拉力小于人的重力,人向下做加速度减小的加速运动,处于失重状态;在段绳的拉力大于人的重力,人向下做加速度增加的减速运动,加速度向上,人处于超重状态,故B正确,C错误;c是人所到达的最低点,c点速度为零,但绳的拉力大于人的重力,合力不为零,有向上的加速度,故D错误。
11.答案:CD
解析:钩码运动过程,在最低点和最高点之间有一个受力平衡点,在最低点与受力平衡点之间,橡皮筋的弹力大于重力,合力向上,加速度也向上,钩码处于超重状态;在最高点与受力平衡点之间,橡皮筋的弹力小于重力,合力向下,加速度也向下,钩码处于失重状态,与钩码运动的方向无关,因此钩码下降和上升过程都能出现失重或超重现象,故A、B错误,C正确。钩码由最低点上升到最高点过程,合力先向上,然后为零,再向下,所以先出现超重现象,后出现失重现象,故D正确。
12.答案:BD
解析:根据图像可知0~1
s内人做匀加速直线运动,图像中图线的斜率表示加速度,则0.5
s时该同学的加速度为,故A错误;0.4
s时人的加速度竖直向上,根据牛顿第二定律可知人受到单杠竖直向上的作用力大于人的重力,所以人处于超重状态,故B正确;1.1
s时,根据图像可知加速度为0,所以人受到单杠的作用力与重力等大反向,即,故C错误;1.5
s时人的加速度竖直向下,根据牛顿第二定律可知人受到单杠竖直向上的作用力小于人的重力,所以人处于失重状态,故D正确。
13.解析:(1)设飞船在失重状态下的加速度为a,
由牛顿第二定律得mg-Ff=ma
又Ff=0.04mg
即mg-0.04mg=ma
解得a=9.6
m/s2
(2)由x=at2得x=×9.6×252
m=3
000
m.
答案:(1)9.6
m/s2 (2)3
000
m
14.解析:(1)由图象可知,在0~2
s内,台秤对小明的支持力
F1=450
N
由牛顿第二定律有mg-F1=ma1
解得a1=1
m/s2
加速度方向竖直向下,故小明处于失重状态.
(2)设在10~11
s内小明的加速度为a3,时间为t3,0~2
s的时间为t1,则a1t1=a3t3
解得a3=2
m/s2,
由牛顿第二定律有F3-mg=ma3
解得F3=600
N.
(3)0~2
s内位移x1=a1t=2
m
2~10
s内位移x2=a1t1t2=16
m
10~11
s内位移x3=a3t=1
m
小明运动的总位移x=x1+x2+x3=19
m.
答案:(1)1
m/s2 失重 (2)600
N (3)19
m