4.6超重和失重同步练习能力提升-2021-2022学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
练习
一、单选题,共10小题
1.用弹簧测力计拉着重为10N的物体加速上升,则弹簧测力计的示数( )
A.小于10N B.等于10N C.大于10N D.以上情况均有可能
2.我们乘电梯上高层楼房时,从启动到停下来,经历了加速上升,匀速上升,减速上升三个阶段。三个阶段我们分别所处的状态是( )
A.先失重,正常,后超重 B.先超重,正常,后失重
C.先超重,失重,后正常 D.先正常,超重,后失重
3.科学研究发现,在月球表面:①没有空气;②重力加速度约为地球表面的;③没有磁场。若宇航员登上月球后,在空中同时释放氢气球和铅球,忽略地球和其他星球对月球的影响,以下说法正确的是( )
A.氢气球和铅球都处于超重状态
B.氢气球将加速上升,铅球加速下落
C.氢气球和铅球都将下落,但铅球先落到地面
D.氢气球和铅球都将下落,且同时落地
4.小明站在电梯里的测力计上,电梯静止时,测力计示数为500N。当电梯以1m/s2的加速度加速上升时,g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.小明处于失重状态,测力计的示数为450N
B.小明处于失重状态,测力计的示数为50N
C.小明处于超重状态,测力计的示数为550N
D.小明处于超重状态,测力计的示数为50N
5.2021年4月28日,在西安举行的全运会田径项目测试赛女子撑杆跳高决赛中,浙江队选手徐惠琴以4米50的成绩获得冠军。若不计空气阻力。则下列说法正确的是( )
A.徐惠琴上升过程先处于超重状态,后处于失重状态
B.徐惠琴上升到最高点时其加速度为零,她既不失重也不超重
C.徐惠琴从最高点下落到软垫前,这阶段一直处于超重状态
D.徐惠琴落到软垫后一直做减速运动,一直处于超重状态
6.竖直矿井中的升降机可实现地下深处和地面之间的人员快速运送。某次升降机从矿井底部向地面运送工作人员过程中的速度(v) -时间(t)图像(竖直向上为正方向)如图所示,根据图像可知,工作人员( )
A.在0 ~ t1时间内处于失重状态 B.在0 ~ t1时间内受到的支持力先增大后减小
C.在t2 ~ t3时间内处于超重状态 D.在t2 ~ t3时间内先处于超重状态后处于失重状态
7.对于下列说法正确的是( )
A.电梯正在减速下降,人在电梯中处于失重状态
B.物体超重时惯性大,失重时惯性小
C.自由落体运动的物体在下落过程中,处于完全失重状态
D.物体处于完全失重状态时,不受重力
8.如图所示,假设跳水运动员(视为质点)起跳离开跳板后在一条直线上运动,其离开跳板至入水后竖直向下速度减为零的过程中,最大速度大小为v,离开跳板时速度大小为,不计空气阻力,在水中受到的阻力恒定,水中竖直向下运动的时间与空中运动的时间相等,重力加速度大小为,则( )
A.运动员在空中运动过程中先超重再失重 B.运动员在空中运动的时间为
C.跳板离水面的高度为 D.运动员入水的深度为
9.建筑工地常用吊车通过绳索将建筑材料从地面吊到高处(如图甲)。图乙为建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像,下列判断正确的是( )
A.前5 s的平均速度是0.5 m/s B.前10 s绳索最容易发生断裂
C.30~36 s材料处于超重状态 D.整个过程材料上升高度是36 m
10.塔吊吊着某建筑材料竖直向上运动时的速度-时间图像如图所示,由图像可知,该建筑材料( )
A.前15s内先上升后下降
B.前15s内速度先增加后减小
C.前5s内处于失重状态
D.前10s内的平均速度等于0.5m/s
二、多选题,共5小题
11.在2016年里约奥运会男子跳高决赛的比赛中,加拿大选手德劳因突出重围,以2米38的成绩夺冠。德劳因( )
A.起跳时地面对他的支持力大于他的重力
B.起跳以后在上升过程处于失重状态
C.在最高点处于平衡状态
D.过杆时的重心一定比杆要高
12.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.当升降机减速下降时,游客是处在超重状态
B.当升降机减速下降时,游客是处在失重状态
C.当升降机加速上升时,游客是处在超重状态
D.当升降机加速上升时,游客是处在失重状态
13.杂技又称“杂伎”,现代杂技特指演员靠自己的身体技巧完成一系列高难度动作的表演性节目。如图所示,在某次杂技表演中,演员甲站在水平地面上顶着竖直杆不动,演员乙先沿竖直杆加速向上爬。在演员乙加速向上爬的过程中,下列说法正确的是( )
A.演员乙处于超重状态
B.演员乙处于失重状态
C.演员甲对地面的压力大于演员甲、演员乙以及竖直杆受到的总重力
D.演员甲对地面的压力小于演员甲、演员乙以及竖直杆受到的总重力
14.如图是某人站在力传感器上做下蹲-起跳动作的示意图,中间的●表示人的重心。图是根据传感器画出F-t图线。两图中a-g各点均对应,其中有几个点在图中没有画出,图中a、c、e对应的纵坐标均为700N。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.此人重心在b点时处于超重状态
B.此人重心在c点时的加速度大小大于在b点时的加速度大小
C.此人重心在e点时的加速度大小等于在a点时的加速度大小
D.此人重心在f点时的脚已经离开传感器
15.如图甲所示,轻弹簧竖直固定在水平面上,一质量为m=0.2kg的小球,从弹簧上端某高度处自由下落,从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中(弹簧始终在弹性限度内),其速度v和弹簧压缩量Δx之间的函数图象如图乙所示,其中A为曲线的最高点,小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计,取g=10m/s2,则下列说法正确的是( )
A.小球刚接触弹簧时速度最大
B.当Δx=0.3m时,小球处于超重状态
C.该弹簧的劲度系数为20.0N/m
D.从接触弹簧到压缩至最短的过程中,小球的加速度先减小后增大
三、填空题,共3小题
16.某人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a 随时间 t 变化的图线如图所示,以竖直向上为正方向,则人对地板的压力在t=______s时最大;此时电梯正处于_____状态(选填“超重”、“失重”).
17.电梯中有一个弹簧测力计上悬挂质量为1kg的物体,当电梯以的加速度匀减速上升时,弹簧测力计的示数为________N.若下降过程中弹簧测力计的示数是12N,则此时物体的加速度大小为________.
18.电梯中有一个倾角为θ的粗糙斜面,质量为m的物体静止在斜面上如图所示.当电梯静止时,物体受到的斜面的支持力为N0,斜面对它的静摩擦力为f0;当电梯经加速度a竖直向上做匀加速运动时,物体仍(相对)静止在斜面上;这时斜面对物体的支持力比N0增加了________________,斜面对物体的静摩擦力比f0增加了___________,物体“超重”__________________.
四、解答题,共2小题
19.航天员乘宇宙飞船在离开地面和进入轨道运行的过程中出现超重和失重现象时,航天员受到的重力有没有增大或减小?你觉得应该怎样理解超重和失重现象?
20.如图甲所示,某同学在竖直上升的升降机内研究升降机的运动规律他在升降机的水平底板上安放了一台压力传感器(能及时准确显示压力大小),压力传感器上表而水平,上面放置了一个质量为的木块,在时刻升降机从地面由静止开始上升,在时上升了H,并且速度恰好减为零,他根据记录的压力数据绘制了压力随时间变化的关系图像,如图乙所示,请你根据题中所给条件和图像信息回答题中所给的内,升降机上升的高度H为多少?,(取)
试卷第2页,共2页
试卷第1页,共1页
参考答案
1.C
【详解】
物体加速上升,则处于超重状态,所以弹簧测力计的示数大于10N。故ABD错误;C正确。
故选C。
2.B
【详解】
乘电梯上高层楼房时,从起动到停下来,具体的运动过程是:开始时先向上加速,加速度向上,超重;稳定后匀速直线,加速度为零,正常;停下来的过程,向上减速,加速度向下,失重。所以整个过程是:先超重,正常,后失重。故B正确,ACD错误。
故选B。
3.D
【详解】
由于在月球表面没有空气,没有磁场,物体在月球表面只受重力作用,物体由静止释放,将做自由落体运动,位移h相同,运动的加速度g相同,运动的时间也一定相同,应该同时落地。自由落体运动处于完全失重状态。
故选D。
4.C
【详解】
弹簧测力计的示数等于人受到测力计的支持力,电梯静止时测力计示数为500N,由二力平衡知,人的重力为
则人的质量为
设测力计对人的支持力为F,当电梯以1m/s2的加速度加速上升时,人的加速度方向向上,人处于超重状态,人受向上的支持力和向下的重力,由牛顿第二定律可知
代入数据解得
故选C。
5.A
【详解】
A.在撑杆上升的开始阶段加速度的方向向上,她处于超重状态,在上升的最后阶段加速度的方向向下,她处于失重状态,故A正确;
B.她上升到最高点时,其加速度方向向下,她处于失重状态,故B错误;
C.在空中下降过程她只受到重力的作用,加速度的方向向下,她处于失重状态,故C错误;
D.她落到软垫后,开始时软垫的作用力小于重力,她仍然要做一段加速运动后才会减速,故D错误。
故选A。
6.B
【详解】
A.速度-时间图像斜率表示加速度,正负表示加速度方向,0 ~ t1时间内,加速度方向向上,大小先增大后减小,故在0 ~ t1时间内处于超重状态,A错误;
B.0 ~ t1时间内,根据牛顿第二定律,即
因为加速度先增大后减小,故受到的支持力先增大后减小,B正确;
CD.在t2 ~ t3时间内,由速度-时间图像可知,加速度方向向下,处于失重状态,CD错误;
故选B。
7.C
【详解】
A.电梯减速下降的过程,加速度向上,其内部的人处于超重状态,A错误;
B.质量是惯性大小的量度,与物体运动的状态无关,不论超重还是失重,物体的惯性不变,B错误;
C.自由下落的物体处于完全失重状态,C正确;
D.自由下落的物体处于完全失重状态,但受到的重力不变,D错误。
故选C。
8.D
【详解】
A.起跳后到入水前均只受重力,一直处于失重状态,A错误;
BCD.跳板离水面的高度为
运动员在空中运动时间
运动员入水的深度
BC错误D正确。
故选D。
9.B
【详解】
A.由图可得第5 s末的速度v=0.5 m/s,所以前5 s内的平均速度
所以A选项错误。
BC.前10 s内做匀加速直线运动,加速度向上,拉力大于重力,10~30 s内做匀速直线运动,拉力等于重力,30~36 s内做匀减速直线运动,加速度向下,处于失重状态,拉力小于重力。所以前10 s内绳索拉力最大,最容易断裂,选项B正确,选项C错误;
D.由图可以知道,36 s内的位移
x=×(20+36)×1m=28 m
选项D错误。
故选B。
10.B
【详解】
A.图像的纵坐标表示速度,其正负表示速度的方向,故前15s内速度一直为正,即一直上升,A错误;
B.图像的纵坐标的数值表示速度的大小,则前15s内速度先增加后减小,B正确;
C.前5s内建筑材料正在向上加速,加速度向上,则建筑材料处于超重状态,C错误;
D.若构造上升过程为匀加速直线运动和匀减速直线运动,则
而实际图像描述的在相同的时间内做变加速直线运动的面积大于匀变速直线运动的面积,由可知整个上升过程中的平均速度大于0.5m/s,D错误;
故选B。
11.AB
【详解】
A.起跳时地面对他的支持力大于他的重力,使运动员弹起,A正确;
B.起跳以后在上升过程近似只受重力作用,加速度向下,处于失重状态,B正确;
C.在最高点仍受到重力作用,并未处于平衡状态,C错误;
D.通过肢体动作的调整过杆,重心不一定比杆要高,D错误。
故选AB。
12.AC
【详解】
AB.当升降机减速下降时,游客受到重力和支持力,加速度向上,根据牛顿第二定律,有
故
处于超重状态,故A正确,B错误;
CD.当升降机加速上升时,游客受到重力和支持力,加速度向上,根据牛顿第二定律,有
故
处于超重状态,故C正确,D错误。
故选AC。
13.AC
【详解】
AB.在演员乙加速向上爬的过程中,演员乙具有竖直向上的加速度,处于超重状态,选项A正确、B错误;
CD.根据牛顿第二定律,因演员乙超重,则该过程中演员甲对地面的压力大于演员甲、演员乙以及竖直杆受到的总重力,选项C正确、D错误。
故选AC。
14.CD
【详解】
A.由图可知,a位置时,人静止在水平地面上,对应压力等于重力,为700N,则b点对应压力小于700N,为失重状态,故A错误;
B.由图可知,c点时支持力等于重力,合力为零,加速度为零,b点时支持力小于重力,合力向下,加速度不为零,故B错误;
C.人重心在e点和在a点时,对传感器压力大小相等,均等于重力,则此时加速度均为0,故C正确;
D.由坐标可得,f点时对传感器压力为0,则此时人的脚已经离开传感器,故D正确。
故选CD。
15.BCD
【详解】
AC.由小球的速度图象知,开始小球的速度增大,说明小球的重力大于弹簧对它的弹力,当Δx为0.1m时,小球的速度最大,然后减小,说明当Δx为0.1m时,小球的重力等于弹簧对它的弹力.所以可得
解得
A错误C正确;
B.弹簧的压缩量为Δx=0.3m时,弹簧弹力为
故此时物体的加速度向上,物体处于超重状态,B正确;
D.对小球进行受力分析可知,其合力是由mg逐渐减小至零,然后再反向增加的,故小球的加速度先减小后增大,D正确。
故选BCD。
16.2 超重
【详解】
a-t图象在时间轴的上方,表示加速度向上,此时人处于超重状态,人对地板的压力大于其重力.图象在时间轴的下方,表示加速度向下,此时人处于失重状态,人对地板的压力小于重力.在t=2s时向上的加速度最大,此时对地板的压力最大,此时电梯正处于超重状态.
【点睛】
本题是对图象的考查,要掌握加速度时间图象的含义,知道加速度的正负表示加速度的方向,应用超重和失重的特点来解答.
17.8 2
【详解】
以竖直向上为正方向,物体受到重力和弹簧弹力,根据牛顿运动定律可知,
[1]代入数据可得,F=8N
[2]代入数据可得,,方向竖直向上
18.
【详解】
静止时有 mgsinθ=f0 mgcosθ=N0
上升过程建立如图的坐标系:
对物体分析,在水平方向上有:Nsinθ=fcosθ,
在竖直方向上有:Ncosθ+fsinθ mg=ma,
联立解得f=m(g+a)sinθ,则N=m(g+a)cosθ.
斜面对物体的支持力比N0增加了N0'-N0=macosθ
斜面对物体的静摩擦力比f0增加了f0'-f0=masinθ
斜面对物体的作用力为F,根据牛顿第二定律:F-mg=ma,F=mg+ma
物体超重ma
19.没有,见解析
【详解】
航天员受到的重力与运动状态无关,所以没有增大或减小。
飞船在离开地面过程中,对人,根据牛顿第二定律,有
FN-mg=ma
则
FN=m(g+a)>mg
此时,支持力大于人受到的重力。物体对支持物的压力大于物体所受重力的现象,叫作超重现象。
飞船在进入轨道运行的过程中,对人,有
mg-FN=ma
则
FN=m(g-a)即支持力小于人所受的重力。物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象,叫作失重现象。
20.28m
【详解】
木块受到重力和支持力两个力作用,由图像可以看出,升降机在0~2s内向上做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得
解得
升降机在0~2 s内上升的高度为
2s末的速度为
在2~6s内升降机做匀速运动的位移为
在6~10s内升降机做匀减速运动的位移为
故升降机在10s内上升的总高度为
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页