3.6 超重与失重 课时跟踪训练（Word版含答案）

3.6《超重与失重》
[课时跟踪训练]
一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分)
1.游乐园中，乘客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉，下列描述错误的是（ ）
A.当升降机加速上升时，游客是处在超重状态
B.当升降机减速下降时，游客是处在超重状态
C.当升降机减速上升时，游客是处在失重状态
D.当升降机加速下降时，游客是处在超重状态
解析：加速上升、减速下降时，升降机具有向上的加速度，处于超重状态；减速上升、加速下降时，升降机具有向下的加速度，处于失重状态。
答案：D
2.用一根细绳将一重物吊在电梯的天花板上，下列四种情况下，绳的拉力最大的是（ ）
A.电梯匀速上升 B.电梯匀速下降
C.电梯加速上升 D.电梯加速下降
解析：物体处于超重状态时对绳的拉力最大，此时加速度向上，物体做向上的加速运动或向下的减速运动，故选项C对。
答案：C
3.一个质量为50 kg的人站在竖直向下运动的升降机中，他的视重为400 N，则升降机的运动状态为(g＝10 m/s2)（ ）
A.匀加速下降，a＝2 m/s2
B.匀减速下降，a＝2 m/s2
C.匀加速上升，a＝8 m/s2
D.匀减速上升，a＝8 m/s2
解析：根据牛顿第二定律建立方程：mg－N＝ma ，解得a＝2 m/s2，方向向下，说明电梯向下做加速运动，对应失重状态。选项A正确。
答案：A
4.质量为m的物体放置在升降机内的台秤上，现在升降机以加速度a在竖直方向上做匀变速直线运动，若物体处于失重状态，则（ ）
A.升降机加速度方向竖直向下
B.台秤示数减少ma
C.升降机一定向上运动
D.升降机一定做加速运动
解析：物体处于失重状态，加速度方向一定竖直向下，但速度方向可能向上，也可能向下，故A对，C、D错。由mg－N＝ma可知台秤示数减少ma，选项B对。
答案：AB
5.一水桶侧壁上不同高度处有两个小孔，把桶装满水，水从孔中流出，用手将桶提至高处，然后松手让桶落下，在水桶下落的过程中（ ）
A.水仍以原速度从孔中流出
B.水仍从孔中流出，但流速变快
C.水几乎不从孔中流出
D.水仍从孔中流出，但两孔流速相同
解析：由题可知，桶内的水处于完全失重状态，水与桶之间无压力作用，选项C正确。
答案：C
6.如图1所示，在原来静止的升降机的水平地板上放着一物体A，被一伸长的弹簧拉住而静止，突然发现物体A被弹簧拉回，则此可判断升降机的运动情况是（ ）
图1
A.匀速上升 B.加速上升
C.减速上升 D.加速下降
解析：物体受的摩擦力变小，才能被弹簧拉回，所以物体一定是处于失重状态，由于升降机原来静止，所以应加速下降，选项D正确。
答案：D
7.某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象，他们在电梯内做实验，在电梯的地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个重为20 N的物块，如图2甲所示，实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系图像如图乙所示。根据图像分析得出的结论中正确的是（ ）
图2
A.从时刻t1到t2，物块处于失重状态
B.从时刻t3到t4，物块处于失重状态
C.电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层
D.电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层
解析：从F－t图像可以看出，0～t1，F＝mg，电梯可能处于静止状态或匀速运动状态；t1～t2，F＞mg，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，可能加速向上运动或减速向下运动；t2～t3，F＝mg，可能静止或匀速运动；t3～t4，F＜mg，电梯具有向下的加速度，物块处于失重状态，可能加速向下运动或减速向上运动。综上分析可知，B、C正确。
答案：BC
8.某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490 N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图3所示，电梯运行的v－t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)（ ）
图3
图4
解析：由图可知，在t0～t1阶段，弹簧秤示数小于实际重力，则处于失重状态，此时具有向下的加速度；在t1～t2阶段，弹簧秤示数等于实际重力，说明电梯匀速运行或静止；在t2～t3阶段，弹簧秤示数大于实际重力，则处于超重状态，具有向上的加速度，A、D正确。
答案：AD
二、非选择题(本题共2小题，共20分)
9.(10分)如图5所示是电梯上升的速度—时间图像，若电梯地板上放一质量为20 kg的物体，则：(g取10 m/s2)
图5
(1)前2 s内和4～7 s内物体对地板的压力各为多少？
(2)整个运动过程中，电梯通过的位移为多少？
解析：(1)前2 s内的加速度a1＝3 m/s2。
由牛顿第二定律得F1－mg＝ma1。
F1＝m(g＋a1)＝20×(10＋3) N＝260 N。
4～7 s内电梯做减速运动，加速度大小a2＝2 m/s2。
由牛顿第二定律得mg－F2＝ma2。
F2＝m(g－a2)＝20×(10－2) N＝160 N。
由牛顿第三定律得前2 s内和4～7 s内物体对地板的压力各为260 N和160 N。
(2)7 s内的位移为x＝×6 m＝27 m。
答案：(1)260 N 160 N (2)27 m
10.(10分)举重运动员在地面上能举起120 kg的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100 kg的重物，求升降机运动的加速度大小。若在以 2.5 m/s2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g取10 m/s2)
解析：运动员在地面上能举起120 kg的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力
F＝m1g＝120×10 N＝1 200 N。
在运动着的升降机中只能举起100 kg的重物，可见该重物超重了，升降机应具有向上的加速度。对于重物，
F－m2g＝m2a2 ，
所以a2＝＝ m/s2＝2 m/s2
当升降机以2.5 m/s2的加速度加速下降时，重物失重。对于重物，有：m3g－F＝m3a3
解得：m3＝＝ kg＝160 kg
答案：2 m/s2 160 kg
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