人教版新教材必修一 第四章 第六节 超重失重练习(含答案)

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名称 人教版新教材必修一 第四章 第六节 超重失重练习(含答案)
格式 zip
文件大小 1014.4KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-11-18 10:30:29

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文档简介

人教版新教材必修一第四章第五节超重失重练习
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共7小题,共42.0分)
随着超级高楼越来越多,高速电梯对于人们的日常生活越来越重要。某人乘坐高速电梯从大厦楼到楼,设此过程中人随电梯一起先做加速直线运动,再做匀速运动,最后做减速直线运动到停止。则( )
A. 人在电梯中一直处于超重状态
B. 人在电梯中一直处于失重状态
C. 人在减速上升过程中,人对电梯底板的压力小于人自身的重力
D. 人在加速上升过程中,若加速度逐渐减小,则人对电梯的压力小于其重力
一质量为的乘客乘坐竖直电梯开始下楼,其位移与时间的关系图像如图所示.乘客所受支持力的大小用表示,速度大小用表示.重力加速度大小为以下判断正确的是( )
A. 时间内,增大, B. 时间内,减小,
C. 时间内,增大, D. 时间内,减小,
如图所示,轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上,弹簧下端悬挂一个小铁球,在电梯运行时,乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大了,这一现象表明( )
A. 电梯的加速度方向一定向上 B. 乘客处于失重状态
C. 电梯一定是在下降 D. 电梯的加速度方向一定向下
如图所示为某同学在起立或下蹲过程中利用手机软件测量的加速度随时间变化的图像。竖直向下为加速度的正方向,则图中描述的是( )
A. 起立过程 B. 下蹲过程 C. 先下蹲再起立的过程 D. 先起立再下蹲的过程
“反向蹦极”如图所示,弹性轻绳的上端固定在点,拉长后将下端固定在体验者的身上,并与固定在地面上的力传感器相连,传感器示数为。打开扣环,从点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经点上升到最高位置点,在点时速度最大。人与装备的总质量为可视为质点。不计空气阻力,重力加速度取,则下列说法正确的是( )
A. 在点,人处于静止状态 B. 在点,人处于超重状态
C. 打开扣环瞬间,人的加速度大小为 D. 从点到点上升过程中,人的加速度不断减小
如图所示,质量为的斜面体放在水平面,斜面的倾角,质量为的木块放在斜面上。木块下滑的加速度,斜面体静止不动,则( )
A. 木块与斜面之间的动摩擦因数为
B. 地面对斜面体的支持力等于
C. 地面对斜面体的摩擦力水平向右,大小为
D. 地面对斜面体无摩擦力作用
蹦极是一项极限运动,在做好充足防护的情况下,人们可以感受完全失重的刺激。蹦极所用绳索的弹力大小遵循胡克定律,人下降过程中的加速度随位移变化的图像如图所示,图中,忽略空气阻力以及绳索的重力,下列说法正确的是( )
A. 从到,人做减速运动 B. 从到,人处于失重状态
C. 下降到时,人的速度达到最大 D. 下降到时,人受到的拉力是重力的倍
二、多选题(本大题共3小题,共24.0分)
如图所示倾角为的斜面放在地面上,一小滑块从斜面底端冲上斜面,到达最高点后又返回点,斜面始终保持静止。已知滑块上滑过程经过、、的时间相等,且比长,上滑时间为下滑时间的一半,下列说法正确的是( )
A. 滑块与斜面间的动摩擦因数为
B. 斜面长为
C. 地面对斜面的摩擦力先向左后向右
D. 滑块向上运动和向下运动过程中,地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力
将一个质量为的小球竖直向上抛出,最终落回抛出点,运动过程中所受阻力大小恒定,方向与运动方向相反。该过程的图像如图所示,取。下列说法中正确的是( )
A. 小球所受重力和阻力之比为
B. 小球上升过程与下落过程所用时间之比为
C. 小球落回到抛出点时的速度大小为
D. 小球下落过程中,受到向上的空气阻力,处于超重状态
年月,河南郑州地区突降暴雨,道路被淹,需要调用直升飞机抢运被困人员。如图甲所示,直升飞机放下绳索吊起被困人员,一边收缩绳索一边飞向安全地带。前秒内被困人员水平方向的图像和竖直方向的图像分别如图乙、丙所示。不计空气阻力,则在这秒内( )
A. 以地面为参考系,被救人员的运动轨迹是一条抛物线
B. 绳索的拉力大小大于人的重力大小
C. 绳索中的拉力方向是倾斜向上的
D. 以地面为参考系,被救人员的位移大小为
三、计算题(本大题共2小题,共34.0分)
质量是的人站在升降机的体重计上,如图所示,当升降机做下列各种运动时,体重计的读数分别是多少?取
升降机匀速上升;
升降机以的加速度匀加速上升;
升降机以的加速度匀加速下降.
物理兴趣小组为了研究电梯下降过程的运动规律,带着钩码和便携式实验系统进入电梯并到达最高层,把钩码挂在力传感器上进行实验。电梯从最高层开始运动,中间不停顿,一直运动到第一层停下。从挂上钩码到最后取下钩码的过程中,实验系统的显示器上显示出拉力随时间变化的关系如图所示。取,根据图中的数据,求:
电梯在减速阶段的加速度大小;
电梯在整个运动过程中最大速度的大小;
电梯在整个运动过程中下降的高度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】当电梯先竖直向上做匀加速运动时,电梯的加速度的方向向上,电梯处于超重状态,;当电梯向上做匀速直线运动的过程中,电梯没有加速度,处于平衡状态;当电梯向上做减速运动的过程中,电梯的加速度的方向向下,所以电梯处于失重状态。故AB错误;
C.人在减速上升过程中,加速度向下,合力向下,电梯对人支持力小于人重力,根据牛顿第三定律可知,人对电梯底板的压力小于人自身的重力,故C正确;
D.人在加速上升过程中,若加速度逐渐减小,加速度始终向上,处于超重状态,则人对电梯的压力大于其重力,故D错误;
故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键是知道图像的斜率表示速度;加速度向上时,超重;加速度向下时,失重。
【解答】
根据图像的斜率表示速度可知时间内增大,时间内减小,时间内不变,故B、C错误
∽时间内速度越来越大,加速度向下,处于失重状态,则,故A错误;
时间内,速度逐渐减小,加速度向上,处于超重状态,则,故D正确.
3.【答案】
【解析】解:电梯静止不动时,小铁球受力平衡,有:
弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大了,说明弹力变大了,根据牛顿第二定律,有:
故加速度向上,电梯减速下降或者加速上升,电梯以及电梯中的人处于超重状态,故A正确,BCD错误;
故选:。
小铁球的受力分析,受重力和拉力,结合牛顿第二定律,判断出加速度的方向;然后判断电梯和乘客的超、失重情况.
本题是超重和失重问题,实质上牛顿第二定律的具体运用,产生超重的条件是加速度方向向上,与速度方向无关.
4.【答案】
【解析】
【分析】
加速度向上,对应加速向上运动或减速下降运动,反之亦然。
本题考查牛顿运动定律,学生需熟练掌握超重失重知识点,加速度向上为超重,做加速向上运动或减速下降运动,加速度向下为失重。
【解答】
此同学最初静止,竖直向下为加速度的正方向,根据图像,加速度开始为负值即加速度向上,是加速上升;后来加速度为正值,即加速度向下,是减速上升;最后静止。全过程为先加速上升再减速上升最终静止,所以是起立过程。故BCD错误,A正确。
故选A。
5.【答案】
【解析】A.在点人受竖直向下的重力作用,加速度向下,处于失重状态,故A错误;
B.在点时人的速度最大,此时人所受合力为零,弹性绳的拉力大小等于重力,加速度为零,人不超重也不失重,故B错误;
C.传感器示数为,设此时弹性绳的弹力为,由平衡条件得:,打开扣环瞬间,对人,由牛顿第二定律得:,代入数据解得:,故C错误;
D.人从点到点过程,弹性绳的拉力大于人的重力,随着人向上运动,弹性绳的伸长量减小,弹性绳的弹力减小,人所受合力减小,加速度减小,到达点时弹性绳的弹力与重力相等,合力为零,加速度为零,所以从点到点上升过程中,人的加速度不断减小,故D正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了牛顿第二定律的应用,对木块根据受力求解动摩擦因数,对整体受力分析求解支持力和摩擦力。
【解答】
A、对木块受分析知,沿斜面方向上由牛顿第二定律得:,带入数据解得:,故A错误;
B、由于物体沿斜面加速下滑,加速度方向沿斜面向下,所以木块处于失重状态,故对整体受力分析知地面对斜面的支持力小于整体的重力,故B错误;
、对整体受力分析,斜面静止不动,由于木块的加速度沿斜面向下,则将其加速度分解到水平方向,则水平向右的加速度为:,则水平方向的合力为:,故C正确,D错误。

7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了动力学中的图像问题及超重与失重。由图像分析可得,阶段,人以加速度竖直向下做匀加速直线运动,阶段,人竖直向下做加速度减小的加速运动,之后加速度为负,人开始做减速运动,由此逐项分析即可求解。
【解答】
A.从到,人的加速度向下,与速度方向相同,人在做加速度减小的加速运动,故A错误;从到人的加速度向上,人处于超重状态,故B错误;
C.人从开始下降到的过程中,速度方向一直向下,且一直做加速运动,下降到时,人的加速度为,下降到以后,加速度方向与速度方向相反,所以下降到时,人的速度达到最大,故C错误;
D.由图可知,人在下降到以后,绳才产生弹力,从到绳的弹力小于重力,从到绳的弹力大于重力,在时绳的弹力等于重力,因
再根据
则有:
所以下降到时,所受拉力为:,故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题是匀变速直线运动的运动学公式和推理的综合应用,及牛顿第二定律及超重和失重的灵活应用。
根据,及初速度为零的匀变速直线运动的比例得出斜面长度,再根据分解加速度的思想得出地面对斜面体的摩擦力和支持力和总重力的关系。
【解答】
A、根据上滑时间为下滑时间的一半,得出上滑加速度为下滑加速度的倍,故得出:,得出:,故A错误;
B、物体在斜面上减速滑行,根据逆向思维得出:,,再结合初速度为零的匀变速直线运动的比例得出:,,,故斜面长度为,故B正确;
、因为上滑加速度,和下滑加速度方向都向下,故加速度的水平分量向左,竖直分量向下,是失重现象,故地面对斜面的摩擦力始终水平向左,地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力,故 C错误,D正确。
9.【答案】
【解析】
【分析】
根据速度时间图线得出向上做匀减速直线运动的加速度大小,结合牛顿第二定律求出阻力的大小,再根据牛顿第二定律求出下降的加速度,抓住上升的高度和下降的高度相等,结合位移时间公式得出运动的时间之比,根据速度时间图线得出上升的位移,从而得出下降的位移,结合速度位移公式求出小球落到抛出点时的速度,根据加速度的方向判断超失重。
本题考查了牛顿第二定律和速度时间图线的综合运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,通过牛顿第二定律和运动学公式求出阻力是解决本题的关键。
【解答】
A.由速度时间图线可知,小球上升的加速度大小,根据牛顿第二定律得,,解得阻力,则重力和阻力大小之比为:,故A正确;
B.小球下降的加速度,根据得,,因为加速度之比为:,则上升和下降的时间之比为:,故B错误;
C.小球匀减速直线运动的位移,根据得,小球落回到抛出点时的速度大小,故C正确;
D.下落过程中,加速度方向向下,则小球处于失重状态,故D错误。
故选AC。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据图乙和丙可知伤员沿水平方向和竖直方向的运动情况,在水平方向是匀速直线运动,加速度为零,合力为零,在竖直方向是初速度为零的匀加速直线运动,根据图像的斜率得出加速度方向,由此判断力的大小关系;再根据两个方向上的运动的合成分析即可。
本题是运动的合成的常规题目,不难。
【解答】
由图乙可知,伤员沿水平方向做匀速直线运动,图丙可知,在竖直方向伤员向上做加速运动,以地面为参考系,有,联立可得,所以被救人员的运动轨迹是一条抛物线,故A正确;
B.绳索吊起伤员后伤员在竖直方向向上运动,结合图丙可知,在竖直方向伤员向上做加速运动,所以加速度的方向向上,伤员超重,所以绳索中拉力大于重力,故B正确;
C.由图乙可知,伤员沿水平方向做匀速直线运动,即在水平方向处于平衡状态,受到的合外力等于,所以可知绳子沿水平方向的作用力为,则绳索中拉力方向一定沿竖直向上,故C错误;
D.由图乙可知,伤员沿水平方向的位移,图丙可知,在竖直方向的位移,则被救人员的位移,故D错误。
故选AB。
11.【答案】解:升降机匀速上升时,体重计的读数为:;
当升降机以的加速度匀加速上升时,以人为研究对象,根据牛顿第二定律得:,
代入解得:;
根据牛顿第三定律得到人对体重计的压力大小等于,即体重计的读数为;
当升降机以的加速度匀加速下降时,以人为研究对象,根据牛顿第二定律得:,
代入解得:;
根据牛顿第三定律得到体重计的读数为。
答:升降机匀速上升时体重计的读数;
升降机以的加速度匀加速上升时体重计的读数;
升降机以的加速度匀加速下降时体重计的读数。
【解析】本题主要是考查了失重和超重的知识,主要是利用牛顿第二定律进行解答;利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答;掌握超重和失重的条件。
12.【答案】解:由图可知钩码的重力,钩码的质量
电梯在减速阶段,钩码处于超重状态,拉力大小,由牛顿第二定律
可得加速度大小;
由图可知,电梯在第末第末时间内向下加速,加速过程钩码受到的拉力大小
根据牛顿第二定律得
可得
最大速度;
电梯在第末第末时间内加速的位移大小为
在第末第末时间内匀速的位移大小为
在第末第末时间内减速的位移大小为
电梯下降的高度
可得。

【解析】
【分析】
本题考查动力学的图像问题,涉及超重失重知识,能从图像得出运动过程是解题的关键。
根据图像得出钩码的重力从而计算出钩码的质量,根据减速阶段结合题设和超重失重知识判断减速阶段对应的时间段,并得出拉力的大小,由牛顿第二定律列方程得出减速阶段的加速度大小;
分析电梯的运动过程,从而得出速度最大的情况,由牛顿第二定律得出加速过程的加速度,结合图像得出加速的时间,由速度公式得出电梯运动的最大速度;
计算电梯匀速、减速的时间,从而计算各个阶段的位移即可得出电梯在整个运动过程中下降的高度。
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