4.6-4.7 失重和超重 力学单位 测评（Word版，含解析）

　失重和超重　　力学单位
基础练
1.下列关于超重与失重的说法正确的是(　　)
A.超重就是物体的重力增加了
B.失重就是物体的重力减少了
C.完全失重就是物体的重力没有了
D.不论是超重、失重,还是完全失重,物体所受的重力是不变的
2.关于物理量和物理量的单位,下列说法正确的是 (　　)
A.在力学范围内,国际单位制规定长度、质量、力为三个基本物理量
B.后人为了纪念牛顿,把“牛顿”作为力学中的基本单位
C.1 N=1 kg·m·s-2
D.“秒”“克”“摄氏度”都属于国际单位制的单位
3.一物体在2 N的外力作用下,产生10 cm/s2的加速度,求该物体的质量.下面有几种不同的求法,其中单位运用正确、简洁而又规范的是(　　)
A.m= kg=0.2 kg
B.m==20=20 kg
C.m==20 kg
D.m= kg=20 kg
4.宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验,下列说法正确的是(　　)
A.火箭加速上升时,宇航员处于超重状态
B.飞船落地前减速下落时,宇航员处于失重状态
C.火箭加速上升时,宇航员对座椅的压力小于自身重力
D.在飞船绕地球运行时,宇航员处于完全失重状态,则宇航员的重力消失了
5.在某届学校秋季运动会上,张明同学以背越式成功地跳过了1.70 m的高度,如图所示.若忽略空气阻力,g取10 m/s2.则下列说法正确的是(　　)
A.张明下降过程中处于失重状态
B.张明起跳以后在上升过程中处于超重状态
C.张明起跳时地面对他的支持力等于他的重力
D.张明起跳以后在下降过程中重力消失了
6.
如图所示,在弹簧测力计下挂一重为G的物体,用手提着弹簧测力计,使重物在竖直方向上运动,下列说法正确的是(　　)
A.向上加速运动,弹簧测力计的示数大于G
B.向上减速运动,弹簧测力计的示数大于G
C.向下加速运动,弹簧测力计的示数大于G
D.向下减速运动,弹簧测力计的示数小于G
7.
如图所示,家用楼梯升降椅可以沿着倾斜的直轨道运动,方便行动困难的老人上下楼.以下说法正确的是(　　)
A.升降椅加速上升时,人处于失重状态
B.升降椅减速上升时,人处于失重状态
C.升降椅匀速上升时,升降椅对人的作用力沿楼梯斜向上
D.升降椅加速上升时,升降椅对人的作用力沿楼梯斜向上
8.
在蹦极运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下,将蹦极过程看作人沿竖直方向的运动,从绳恰好伸直,到人第一次下降至最低点的过程中,下列分析正确的是(　　)
A.到最低点时人处于平衡状态
B.人先处于超重状态后处于失重状态
C.人的加速度先减小后增大
D.人处于失重状态时重力减小了
提升练
9.
(多选)如图所示,小球B放在真空容器A内,球B的直径恰好等于正方体A的边长,将它们以初速度v0竖直向上抛出,下列说法正确的是(　　)
A.若不计空气阻力,上升过程中,A对B有向上的支持力
B.若考虑空气阻力,上升过程中,A对B的压力向下
C.若考虑空气阻力,下落过程中,B对A的压力向上
D.若不计空气阻力,下落过程中,B对A没有压力
10.
如图所示,A、B两人用安全带连接在一起,从飞机上跳下进行双人跳伞运动,不计空气对人的阻力,下列说法正确的是(　　)
A.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力一定为零
B.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力大于B的重力
C.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力等于B的重力
D.在降落伞打开后减速下降过程中,安全带的作用力小于B的重力
11.
如图所示,小球的密度小于杯中水的密度,弹簧两端分别固定在杯底和小球上.静止时弹簧伸长Δx,若全套装置做自由落体运动,则在下落过程中弹簧的伸长量将(　　)
A.仍为Δx B.大于Δx
C.小于Δx,大于零 D.等于零
12.
一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘坐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,使座舱到地面时刚好停下.已知座舱开始下落时的高度为75 m,当落到离地面30 m的位置时开始制动,座舱均匀减速.重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力.
(1)求座舱下落的最大速度的大小.
(2)求座舱下落的总时间.
(3)若座舱中某人用手托着重30 N的铅球,求座舱下落过程中球对手的压力大小.
13.实验小组为了测量一栋26层的写字楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,请一质量为m=60 kg的同学站在放于电梯的水平地板上的体重计上,体重计内安装有压力传感器,电梯从一楼直达26楼,已知t=0至t=1 s内,电梯静止不动,与传感器连接的计算机自动画出了体重计示数随时间变化的图线,如图所示.求:
(1)电梯启动和制动时的加速度大小;
(2)该大楼每层的平均层高.
参考答案：
基础练
1.下列关于超重与失重的说法正确的是(　　)
A.超重就是物体的重力增加了
B.失重就是物体的重力减少了
C.完全失重就是物体的重力没有了
D.不论是超重、失重,还是完全失重,物体所受的重力是不变的
解析不论是超重、失重,还是完全失重,其实质是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力比重力大或比重力小,物体所受的重力是不变的,故D正确.
答案D
2.关于物理量和物理量的单位,下列说法正确的是 (　　)
A.在力学范围内,国际单位制规定长度、质量、力为三个基本物理量
B.后人为了纪念牛顿,把“牛顿”作为力学中的基本单位
C.1 N=1 kg·m·s-2
D.“秒”“克”“摄氏度”都属于国际单位制的单位
解析力学中的三个基本物理量为长度、质量、时间,A错误;“牛顿”不是基本单位,B错误;根据“牛顿”的定义,1N=1kg·m·s-2,C正确;“克”“摄氏度”不是国际单位制单位,D错误.
答案C
3.一物体在2 N的外力作用下,产生10 cm/s2的加速度,求该物体的质量.下面有几种不同的求法,其中单位运用正确、简洁而又规范的是(　　)
A.m= kg=0.2 kg
B.m==20=20 kg
C.m==20 kg
D.m= kg=20 kg
解析在进行数量运算的同时,也要把单位带进运算.带单位运算时,每一个数据均要带上单位,且单位换算要准确.也可以把题中的已知量的单位都用国际单位表示,计算的结果就用国际单位表示,这样在统一已知量的单位后,就不必一一写出各个量的单位,只在数字后面写出正确单位即可.在备选的四个选项中A、C均错,B项解题过程正确,但不简洁,只有D项运算正确,且简洁而又规范.
答案D
4.宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验,下列说法正确的是(　　)
A.火箭加速上升时,宇航员处于超重状态
B.飞船落地前减速下落时,宇航员处于失重状态
C.火箭加速上升时,宇航员对座椅的压力小于自身重力
D.在飞船绕地球运行时,宇航员处于完全失重状态,则宇航员的重力消失了
解析火箭加速上升时,加速度方向向上,根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力,宇航员处于超重状态,对座椅的压力大于自身重力,选项A正确,C错误;飞船落地前减速下落时,加速度方向向上,根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力,宇航员处于超重状态,选项B错误;宇航员处于完全失重状态时,仍然受重力,选项D错误.
答案A
5.在某届学校秋季运动会上,张明同学以背越式成功地跳过了1.70 m的高度,如图所示.若忽略空气阻力,g取10 m/s2.则下列说法正确的是(　　)
A.张明下降过程中处于失重状态
B.张明起跳以后在上升过程中处于超重状态
C.张明起跳时地面对他的支持力等于他的重力
D.张明起跳以后在下降过程中重力消失了
解析在张明下降过程中,只受重力的作用,有向下的重力加速度,是处于完全失重状态,A正确;张明起跳以后在上升过程中,也是只受重力的作用,有向下的重力加速度,是处于完全失重状态,B错误;在张明起跳过程中,地面要给人一个向上的支持力,支持力的大小大于人的重力的大小,人才能够有向上的加速度起跳,向上运动,C错误;起跳以后在下降过程中,重力不变,D错误.
答案A
6.
如图所示,在弹簧测力计下挂一重为G的物体,用手提着弹簧测力计,使重物在竖直方向上运动,下列说法正确的是(　　)
A.向上加速运动,弹簧测力计的示数大于G
B.向上减速运动,弹簧测力计的示数大于G
C.向下加速运动,弹簧测力计的示数大于G
D.向下减速运动,弹簧测力计的示数小于G
解析向上加速时,加速度向上,处于超重状态,弹簧测力计的示数大于G,所以A正确;向上减速时,加速度方向向下,处于失重状态,弹簧测力计的示数小于G,故B错误;向下加速时,加速度向下,处于失重状态,弹簧测力计的示数小于G,故C错误;向下减速运动,加速度方向向上,处于超重状态,弹簧测力计的示数大于G,故D错误.
答案A
7.
如图所示,家用楼梯升降椅可以沿着倾斜的直轨道运动,方便行动困难的老人上下楼.以下说法正确的是(　　)
A.升降椅加速上升时,人处于失重状态
B.升降椅减速上升时,人处于失重状态
C.升降椅匀速上升时,升降椅对人的作用力沿楼梯斜向上
D.升降椅加速上升时,升降椅对人的作用力沿楼梯斜向上
解析升降椅加速上升时,加速度向上,人处于超重状态,A错误;当升降椅减速上升时,加速度向下,人处于失重状态,B正确;当升降椅匀速上升时,人处于平衡状态,升降椅对人的力与人受到的重力平衡,竖直向上,C错误;升降椅加速上升时,升降椅对人的作用力为支持力和摩擦力,合力斜向上,但不沿楼梯,因为升降椅对人的作用力和重力的合力才沿楼梯向上,故D错误.
答案B
8.
在蹦极运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下,将蹦极过程看作人沿竖直方向的运动,从绳恰好伸直,到人第一次下降至最低点的过程中,下列分析正确的是(　　)
A.到最低点时人处于平衡状态
B.人先处于超重状态后处于失重状态
C.人的加速度先减小后增大
D.人处于失重状态时重力减小了
解析在最低点合力向上,加速度向上,不是平衡状态,A错误;先加速度向下,后加速度向上,即先失重后超重,B错误;刚开始拉力小于重力,加速度先向下,拉力增大合力减小,加速度减小,当拉力等于重力时,加速度为零,以后拉力大于重力,合力向上增加,加速度向上增加,C正确;人在失重状态下重力不变,D错误.
答案C
提升练
9.
(多选)如图所示,小球B放在真空容器A内,球B的直径恰好等于正方体A的边长,将它们以初速度v0竖直向上抛出,下列说法正确的是(　　)
A.若不计空气阻力,上升过程中,A对B有向上的支持力
B.若考虑空气阻力,上升过程中,A对B的压力向下
C.若考虑空气阻力,下落过程中,B对A的压力向上
D.若不计空气阻力,下落过程中,B对A没有压力
解析将它们竖直向上拋出,不计空气阻力时,A、B的加速度都等于g;若考虑空气阻力,A的加速度大于g,B的运动状态与A一致,B除受重力外必受一向下的力,因A为真空容器,故此力为A对B向下的压力;下落过程中,不计空气阻力时,A、B的加速度等于g;若考虑空气阻力,A的加速度小于g,B的运动状态与A一致,B除受重力外必受一向上的力,所以此力为A对B向上的压力,由牛顿第三定律得,B对A的作用力向下.故B、D正确.
答案BD
10.
如图所示,A、B两人用安全带连接在一起,从飞机上跳下进行双人跳伞运动,不计空气对人的阻力,下列说法正确的是(　　)
A.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力一定为零
B.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力大于B的重力
C.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力等于B的重力
D.在降落伞打开后减速下降过程中,安全带的作用力小于B的重力
解析降落伞未打开时,A、B两人一起做自由落体运动,处于完全失重状态,则A、B之间安全带的作用力为0,A正确,B、C错误;降落伞打开后,A、B减速下降,加速度向上,则A、B处于超重状态,对B有T-mg=ma,即T=mg+ma>mg,故D错误.
答案A
11.
如图所示,小球的密度小于杯中水的密度,弹簧两端分别固定在杯底和小球上.静止时弹簧伸长Δx,若全套装置做自由落体运动,则在下落过程中弹簧的伸长量将(　　)
A.仍为Δx B.大于Δx
C.小于Δx,大于零 D.等于零
解析小球开始受重力、浮力和弹簧的拉力处于平衡状态,当自由下落时,处于完全失重状态,浮力消失,小球的加速度向下,为g,则弹簧的拉力为零,形变量为零.故D正确.
答案D
12.
一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘坐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,使座舱到地面时刚好停下.已知座舱开始下落时的高度为75 m,当落到离地面30 m的位置时开始制动,座舱均匀减速.重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力.
(1)求座舱下落的最大速度的大小.
(2)求座舱下落的总时间.
(3)若座舱中某人用手托着重30 N的铅球,求座舱下落过程中球对手的压力大小.
解析(1)座舱做自由落体运动结束时速度最大,由自由落体速度与位移关系式v2=2gh,
可得座舱下落的最大速度的大小为v=m/s=30m/s.
(2)由h=,
可得自由落体运动的时间t1==3s
由匀变速运动规律可得h2=t2,解得t2==2s
故座舱下落总时间t=t1+t2=3s+2s=5s.
(3)前45m人和铅球都处于完全失重状态,故球对手的压力为零.
匀减速阶段,即后30m,铅球的加速度大小
a==15m/s2
由牛顿第二定律可得FN-mg=ma
铅球的质量m==3kg
解得FN=mg+ma=75N
由牛顿第三定律可知球对手的压力大小为75N.
答案(1)30 m/s　(2)5 s　(3)前45 m球对手的压力为零,后30 m球对手的压力大小为75 N
13.实验小组为了测量一栋26层的写字楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,请一质量为m=60 kg的同学站在放于电梯的水平地板上的体重计上,体重计内安装有压力传感器,电梯从一楼直达26楼,已知t=0至t=1 s内,电梯静止不动,与传感器连接的计算机自动画出了体重计示数随时间变化的图线,如图所示.求:
(1)电梯启动和制动时的加速度大小;
(2)该大楼每层的平均层高.
解析(1)1~3s电梯启动,即加速向上运动,加速度向上,处于超重状态,对于此状态有F1-mg=ma1,代入数据解得a1=2m/s2.
21~23s电梯制动,即向上减速运动,加速度向下,处于失重状态,对于此状态有mg-F3=ma3,代入数据解得a3=2m/s2.
(2)电梯匀速运动的速度v=a1t1=4m/s
匀加速上升的位移x1=vt1=4m
从题图中读得,电梯匀速上升的时间t2=18s,
所以匀速上升的位移x2=vt2=4×18m=72m
匀减速上升的时间为2s,
所以位移x3=vt3=4m
所以总位移x=x1+x2+x3=80m
大楼每层的平均层高h==3.2m.
答案(1)2 m/s2　2 m/s2　(2)3.2 m