2021-2022学年高一上学期物理第四章运动与力的关系第6节超重和失重课时练习试卷人教版(2019)
一、单选题
1.如图,电梯与水平地面成θ角,一人静止站在电梯水平梯板上,电梯以恒定加速度a启动过程中,水平梯板对人的支持力和摩擦力分别为FN和Ff。若电梯启动加速度减小为,则下面结论正确的是( )
A.水平梯板对人的支持力变为
B.水平梯板对人的摩擦力变为为
C.电梯加速启动过程中,人处于失重状态
D.水平梯板对人的摩擦力和支持力之比仍为为
2.如图所示,倾斜索道与水平面夹角为37°,当载人车厢沿钢索运动时,车厢里质量为m的人对厢底的压力为其重量的1.25倍,已知重力加速度为g,下列说法正确的是
A.载人车厢一定沿斜索道向上运动
B.人对厢底的摩擦力方向向右
C.车厢运动的加速度大小为是
D.车厢对人的摩擦力大小为mg
3.11月10日8时12分,“奋斗者”号深潜器在马里亚纳海沟成功坐底,创造了10909米的中国载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。某兴趣小组用一个模型模拟了深潜器从水底由静止向上返回的运动过程,记录了其加速度随位移变化关系的图像如图所示,则( )
A.在阶段深潜器内的物体处于失重状态
B.在阶段深潜器运动的平均速度大小为
C.在处深潜器运动的速度大小为
D.在处深潜器运动的速度最大
4.某同学做一小实验,在上端开口的塑料瓶靠近底部的侧面打一个小孔,用手握住水瓶并按住小孔,注满水,移开手指水就会从孔中射出,然后释放水瓶,发现水不再射出(瓶内水足够多),这是因为水瓶在下落过程中水( )
A.处于超重状态 B.处于失重状态
C.做匀速直线运动 D.做匀减速直线运动
5.如图,两个完全相同的条形磁铁。放在平板AB上,开始时平板及磁铁都处于水平位置,且静止不动,现将AB从原位置突然竖直向上平移。并使之停在CD位置,结果发现两条形磁铁碰在一起,下列说法正确的是
A.开始时两磁铁静止不动,说明磁铁间的作用力小于磁铁受到的静摩擦力
B.磁铁开始滑动时,平板正在向上减速
C.上升过程中磁铁处于超重状态
D.上升过程中磁铁先失重后超重
6.如图所示,四个质量、形状相同的斜面体放在粗糙的水平面上,将四个质量相同的物块放在斜面顶端,因物块与斜面的摩擦力不同,四个物块运动情况不同。A物块放上后匀加速下滑,B物块获一初速度后匀速下滑,C物块获一初速度后匀减速下滑,D物块放上后静止在斜面上。若在上述四种情况下斜面体均保持静止且对地面的压力依次为F1、F2、F3、F4,则它们的大小关系是( )
A.F1=F2=F3=F4 B.F1>F2>F3>F4
C.F1<F2=F4<F3 D.F1=F3<F2<F4
7.如图,电梯与水平地面成θ角,一人静止站在电梯水平梯板上,电梯以匀加速度a启动过程中,水平梯板对人的支持力和摩擦力分别为N 和f.若电梯启动加速度改为3a(人与电梯仍相对静止),则下面结论正确的是()
A.水平梯板对人的支持力变为3N
B.水平梯板对人的摩擦力变为3f
C.电梯加速启动过程中,人处于失重状态
D.水平梯板对人的摩擦力向左
8.如图所示,物体B上表面水平,当A、B相对静止一起沿光滑斜面C下滑时,斜面C保持静止不动,则下列判断正确的有( )
A.物体B上表面可能光滑
B.物体B和斜面C都只受4个力作用
C.斜面C受水平面的摩擦力方向一定水平向右
D.水平面对斜面C的支持力大小等于三物体的重力大小之和
二、多选题
9.如图所示,一小滑块在光滑斜面上下滑,斜面在地面上保持静止,小滑块的质量为m,斜面的质量为M,则在小滑块下滑的过程中( )
A.地面给斜面的摩擦力水平向右
B.地面给斜面的摩擦力水平向左
C.地面给斜面的支持力小于(m+M)g
D.地面给斜面的支持力大于(m+M)g
10.如右图,木箱内有一竖直放置的弹簧,弹簧上方有一物块;木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上.若在某一段时间内,物块对箱顶刚好无压力,则在此段时间内,木箱的运动状态可能为
A.加速下降 B.加速上升
C.减速上升 D.减速下降
11.北京欢乐谷游乐场天地双雄是目前亚洲唯一的双塔太空梭.它是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施,先把乘有十多人的座舱,送到76m高的地方,让座舱自由落下,当落到离地面28m时制动系统开始启动,座舱匀减速运动到地面时刚好停止.若某游客手中托着质量为1kg的饮料瓶进行这个游戏,g取9.8m/s2,则:
A.当座舱落到离地面高度为40m的位置时,饮料瓶对手的作用力大于9.8N
B.当座舱落到离地面高度为40m的位置时,饮料瓶对手的作用力为零
C.当座舱落到离地面高度为15m的位置时,饮料瓶对手的作用力小于9.8N
D.当座舱落到离地面高度为15m的位置时,手要用26.6N的力才能托住饮料瓶
三、解答题
12.用原长为l0的橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,开始时系统处于平衡状态(如图甲所示)。现使小车从静止开始向左加速,加速度大小为a(稳定时如图乙)。当小球与小车保持相对静止时(橡皮筋仍在弹性限度内),小球的高度变化了多少?(重力加速度为g)
13.如图所示,一质量M=0.2kg的长木板静止在水平面上,长木板与水平面间的动摩擦系数μ1=0.1,一质量m=0.2kg的小滑块以v0=1.2m/s的速度从长木板的左端滑上长木板,滑块与长木板间滑动摩擦因数μ2=0.4,求:
(1)经过多少时间小滑块与长木板速度相等
(2)从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块滑动的距离为多少 (滑块始终没有滑离长木块)
试卷第2页,共2页
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参考答案
1.B
【详解】
A当电梯加速度为a时,竖直方向上有:
水平梯板对人的支持力:
当电梯加速度由a减小为时,在竖直方向上有:
水平梯板对人的支持力:
故A错误;
B当电梯加速度为a时,水平梯板对人的摩擦力为:
当电梯加速度由a减小为时,水平梯板对人的摩擦力变为:
故B正确;
C电梯加速启动过程中,人有向上的加速度,处于超重状态而不是失重状态。故C错误;
D水平梯板对人的摩擦力和支持力之比为:
故D错误。
2.D
【详解】
A.因为人对车厢的压力大于重力,处于超重状态,所以载人车厢可能沿斜索道向上做加速运动,也可能沿斜索道向下做减速运动,故A错误;
BCD.由A分析知,车厢加速度沿索道斜向上.将a沿水平和竖直两个方向分解,对重物受力分析如图
水平方向:
竖直方向:
由几何关系
解得车厢的加速度
车厢对人的摩擦力大小为
方向水平向右,
根据牛顿第三定律得:人对厢底的摩擦力方向向左,故BC错误,D正确.
3.C
【详解】
A.在阶段深潜器加速上升,因此深潜器内的物体处于超重状态,A错误;
B.根据
可知,在段, 等于在a—x图像中,图像与x轴围成的面积的2倍,则到达处时的速度
由于在段深潜器不是做匀变速度运动,因此
B 错误;
C.在段,物体的加速的为零,做匀速运动,因此在处深潜器速度大小为,C正确;
D.在段,加速度为负值,深潜器做减速运动,因此在深潜器在处运动速度最大,D错误。
故选C。
4.B
【详解】
当水瓶被释放后,水瓶及水均做自由下落运动,加速度为g,向下做匀加速直线运动,则均处于失重状态;故ACD错误;B正确;故选B.
【点睛】
判断物体超重和失重很简单;只要明确物体的加速度的方向即可;加速度向下,则物体失重;加速度向上,则物体超重.
5.B
【详解】
平板AB从原位置突然竖直向上平移,并停在CD位置这一过程中,应是先加速运动再减速运动到静止。
A.开始时两磁铁静止不动,根据平衡状态可知,每个磁铁所受合力为零,在水平方向上每个磁铁受的磁场力与磁铁受到的静摩擦力大小相等。磁铁间的作用力等于磁铁受到的静摩擦力,故A错误;
B.磁铁开始滑动时,说明磁铁受到的静摩擦力减小,从而造成两条形磁铁相互靠近,原因是平板正在向上减速运动磁铁出现失重,磁铁对平板AB压力减小,磁铁与平板AB间的摩擦力减小,当摩擦力小于磁铁间的相互吸引力时,磁铁开始滑动并最终碰在一起。故B正确;
CD.上升过程中磁铁先超重后失重。故CD错误。
故选B。
6.C
【分析】
当物体系统中存在超重现象时,系统所受的支持力大于总重力,相反,存在失重现象时,系统所受的支持力小于总重力。若系统的合力为零时,系统所受的支持力等于总重力。
【详解】
设物体和斜面的总重力为G。
A物体匀加速下滑,加速度沿斜面向下,具有竖直向下的分加速度,存在失重现象,则
F1<G
B物体匀速下滑,合力为零,斜面保持静止状态,合力也为零,则系统的合力也为零,故
F2=G
C物体匀减速下滑,加速度沿斜面向上,具有竖直向上的分加速度,存在超重现象,则
F3>G
D物体静止在斜面上,合力为零,斜面保持静止状态,合力也为零,则系统的合力也为零,故
F4=G
故有
F1<F2=F4<F3
故选C。
7.B
【详解】
ABD.对人做受力分析,由于人由沿斜面向上的加速度,故摩擦力方向水平向右,如图所示,由牛顿第二定律得
故当加速度变为时,
故A错误,B正确,D错误;
C.由于人受到的支持力大于重力,故人处于超重状态,C错误;
故选B。
8.B
【详解】
A.对AB整体受力分析,受重力、支持力,没有摩擦力,整体是沿斜面向下做匀加速直线运动,物体A做匀加速直线运动,加速度不为零,故合力不为零且方向沿着斜面向下,必受摩擦力,A错误;
B.斜面C光滑,对AB整体受力分析,受重力、支持力,加速下滑。所以B受到重力、A对B的压力、C对B的支持力和A对B的摩擦力4个力作用;对C分析可知,C静止,受力平衡。C受到重力、地面对它的支持力、B对C的压力和地面对C的摩擦力4个力作用,B正确;
C.对C分析可知,斜面受到B的向右下方的压力,则需要向左的地面的摩擦力与之平衡,C错误;
D.选取ABC的整体为研究的对象,AB匀加速运动,加速度为向左下方,处于失重状态,所以水平面对物体C的支持力小于三物体的重力大小之和,D错误。
故选B。
9.BC
【详解】
小滑块在光滑斜面上下滑,其加速度沿斜面向下,加速度可以分解为水平向左的分量和竖直向下的分量.整体对滑块和斜面分析,系统水平合力向左,地面给斜面向左的摩擦力,系统竖直合力向下,则整体失重,所以地面给斜面的支持力小于。
故选BC。
10.BD
【详解】
木箱静止时物块对箱顶有压力,则物块受到箱顶向下的压力,当物块对箱顶刚好无压力时,物体受到的合力向上,所以系统应该有向上的加速度,是超重,物体可能是向上加速,也可能是向下减速,所以B正确.
【点睛】
当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时,就说物体处于超重状态,此时有向上的加速度;当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时,就说物体处于失重状态,此时有向下的加速度;
11.BD
【分析】
(1)当座舱落到离地面高度为40m的位置时,处于完全失重状态,故饮料瓶对手的压力为零;
(2)座舱先自由落体,然后匀加速,对自由落体运动过程运用速度位移公式得到末速度v,再对减速下降过程运用速度位移公式,得出加速度,最后对饮料瓶受力分析,运用牛顿第二定律列式求解.
【详解】
当座舱落到离地面高度为40m的位置时,处于完全失重状态;故饮料瓶对手的压力为零,A错误,B正确.座舱自由落体过程,有:v2=2g(H-h)
座舱匀减速运动到地面过程,根据速度位移公式,有:v2=2ah
解得:
当座舱落到离地面高度为15m的位置时,饮料瓶处于超重状态,有:F-mg=ma
解得:F=m(g+a)=1×(9.8+16.8)N=26.2N
即手要用27.1N的力才能把饮料瓶托住.选项C错误,D正确;故选BD.
【点睛】
本题关键把座舱的运动情况分析清楚,求出减速的加速度,再对铅球受力分析,根据牛顿第二定律列式求出手对铅球的托力.
12.
【详解】
设平衡时橡皮筋的伸长量为x0
由平衡条件得:
kx0 =mg
向左加速时,若橡皮筋的伸长量为x,此时橡皮筋与竖直方向的夹角为
受力分析,小球竖直方向:
kxcos=mg
水平方向:
kxsin=ma
联立得:
由以上式子可得:
xcos= x0
设小球的高度变化,则:
代入数据可得:
13.(1)0.2s;(2)0.24m
【详解】
(1)小滑块受到的滑动摩擦力为f2,方向向左
0.8N
长木板受到小滑块给予的滑动摩擦力,方向向右
0.8N
长木板受地面的滑动摩擦力
0.4N
方向向左,,长木板向右加速
小滑块向右做减速运动,长木块的加速度为,小滑块加速度为,
m/s2
m/s2,
当小滑块与长木板的速度相等时,则有:
所以:
=0.2s
(2)当小滑块与长木板的速度相等后,它们一起做匀减速运动,设共同加速度大小为a,一起做匀减速运动的距离为S2
解得:
1m/s2
则有:
m
设相对运动前小滑块运动的距离为S1,则有:
0.16m
整个过程中,小滑块滑动运动的距离S
S= S1+ S2=0.24m答案第1页,共2页
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