6.4 超重与失重 同步练习（含答案解析） (2)

6.4
超重与失重
同步练习
1．一个重为600
N的人站在电梯中，此人对电梯地板的压力为500
N，则此电梯的运动情况可能是
(　　)
A．加速上升　　　
B．减速上升
C．加速下降
D．减速下降
【解析】　人对电梯地板的压力小于人的重力，处于失重状态，电梯具有向下的加速度，速度方向可能向上，也可能向下，因此电梯可能加速下降，也可能减速上升，A、D错误，B、C正确．
【答案】　BC
2．一种巨型娱乐器械可以让人体验超重和失重的感觉，一个可乘十多个人的环形座舱套在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落．下落一定高度后，制动系统起动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下．下列判断正确的是(　　)
A．座舱在自由下落的过程中人处于超重状态
B．座舱在自由下落的过程中人处于失重状态
C．座舱在减速运动的过程中人处于失重状态
D．座舱在减速运动的过程中人处于超重状态
【解析】　座舱在自由下落时，加速度为g，方向向下，人处于失重状态，A错误，B正确；座舱在减速过程中，加速度方向向上，人处于超重状态，C错误，D正确．
【答案】　BD
3．(2012·温州一中高一检测)甲、乙两位同学组成研究性学习小组，在运动着的一升降机内做“研究物体超重和失重现象”实验，站在磅秤上的甲同学发现自己的体重增加了20%，重力加速度为g，于是乙同学对该过程中升降机的运动情况作出了如下判断，其中可能正确的是(　　)
A．升降机以0.2
g的加速度加速下降
B．升降机以0.8g的加速度加速上升
C．升降机以0.2g的加速度减速下降
D．升降机以0.8g的加速度减速上升
【解析】　根据牛顿第三定律可知，人的体重增加20%，也就是磅秤对人的支持力增加20%.对人，由牛顿第二定律得(1＋20%)mg－mg＝ma，解得a＝0.2g，所以升降机以0.2g的加速度加速上升或减速下降，故C正确．
【答案】　C
4．如图6－4－6所示，一位同学站在机械指针体重计上，突然下蹲直到蹲到底静止．根据超重和失重现象的分析方法，判断整个下蹲过程体重计上指针示数的变化情况是(　　)
图6－4－6
A．先小于体重，后大于体重，最后等于体重
B．先大于体重，后小于体重，最后等于体重
C．先小于体重，后等于体重
D．先大于体重，后等于体重
【解析】　把人看做一个整体，受到重力和体重计的支持力的作用．若重心加速下降，处于失重状态，则支持力小于重力；若重心减速下降，处于超重状态，则支持力大于重力，最后静止时等于重力．因此，体重计的示数将先小于体重，后大于体重，最后等于体重，A选项正确．
【答案】　A
5．如图6－4－7所示，底座A上装有一根长杆，其总质量为M，杆上套有质量为m的环B.它与杆有摩擦，当环从底座以初速度v向上飞起时(底座保持静止)，环在上升过程中，底座对地面的压力(　　)
图6－4－7
A．等于(M＋m)g
B．大于(M＋m)g
C．小于(M＋m)g
D．不能确定
【解析】　根据牛顿第二定律，对环有f＋mg＝ma，对底座有f′＋N－Mg＝0，又f＝f′，故N＝Mg＋mg－ma，所以N＜(M＋m)g，选项C正确．
【答案】　C
6．将两块质量分别为m1、m2且m1＞m2的砖依次上下叠放，如图6－4－8所示，在某一高度由静止释放，不计空气阻力，在下落过程中(　　)
图6－4－8
A．上面的砖对下面的砖有压力作用
B．下面的砖对上面的砖有支持力作用
C．上、下两块砖间挤压力为零
D．不能确定
【解析】　不计空气阻力，两块砖由静止释放后，运动的加速度为重力加速度g，再分析m2，假设m1对m2的压力为N，则m2g＋N＝m2g，可得N＝0，故只有C正确．
【答案】　C
7．在托盘的盘内固定一个倾角为30°的斜面，现将一个重4
N的物体放在斜面上让其由静止变为自由加速下滑，如图6－4－9所示，那么磅秤示数(　　)
图6－4－9
A．不变
B．变大
C．变小
D．可能变大，也可能变小
【解析】　物体沿斜面加速下滑，此加速度有竖直向下的加速度，故下滑时处于失重状态，磅秤示数变小．
【答案】　C
8．如图6－4－10所示，A、B两物块叠放在一起，当把A、B两物块同时从静止自由释放时(不计空气阻力)，则(　　)
图6－4－10
A．A的加速度小于g
B．B的加速度大于g
C．A、B之间的相互作用力为零
D．A、B均处于完全失重状态
【解析】　A、B两物块均做自由落体运动，均处于完全失重状态．
【答案】　CD
9．如图6－4－11所示，A为电磁铁，C为胶木盘，A和C(包括支架)总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于弹簧测力计的挂钩上，在电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，弹簧测力计的示数大小F为(　　)
图6－4－11
A．F＝Mg
B．mgC．F＝(M＋m)g
D．F>(M＋m)g
【解析】　电磁铁未通电时，弹簧测力计的示数等于A、B、C三者的重力之和，通电后，B物体将加速上升．系统处于超重状态，F>(M＋m)g，故D正确．
【答案】　D
10．(2013·漳州一中高一检测)某人乘坐电梯时，他想知道自己对电梯的压力，于是他采取了如下办法，电梯的顶部悬挂一个弹簧秤，弹簧秤下端悬挂一质量m＝5
kg的物体，
在某次电梯运行中他发现弹簧秤的示数是40
N．已知他自己质量为M＝50
kg.则此时该人对电梯的压力是多大？(g＝10
m/s2)
图6－4－12
【解析】　对物体进行受力分析由牛顿第二定律得：
mg－T＝ma
则a＝2
m/s2
再以人为研究对象，进行受力分析；由牛顿第二定律得：
Mg－N＝Ma
则N＝Mg－Ma＝400
N
由牛顿第三定律知，人对地板的压力为400
N.
【答案】　400
N
11．一般在宾馆的低层客房都固定有绳索，一旦出现意外情况(如火灾等)，客人可沿绳索滑下逃生．若某客人体重100
kg，由于意外，绳索能承受的最大拉力变小，仅为900
N，客人应至少以多大的加速度下滑，才不致使该绳索断裂？若某次加速下滑5
m刚好落地，其着地速度多大？(g＝10
m/s2)
【解析】　以人为研究对象，当绳索的拉力达到最大时有mg－F＝ma，得
a＝＝
m/s2＝1
m/s2
落地的速度
v＝＝
m/s＝
m/s
【答案】　1
m/s2　
m/s
12．(2012·青岛高一检测)一质量为m＝40
kg的小孩在电梯内的体重计上，电梯从t＝0时刻由静止开始上升，在0到6
s内体重计示数F的变化如图6－4－13所示，试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(取重力加速度g＝10
m/s2)
图6－4－13
【解析】　由题图可知，在0～2
s内，体重计的示数大于mg，故电梯应做向上的加速运动．设在这段时间内体重计作用于小孩的力为N1，电梯及小孩的加速度为a1，根据牛顿第二定律，得N1－mg＝ma1
在这段时间内电梯上升的高度h1＝a1t
在2
s～5
s内，体重计的示数等于mg，故电梯应做匀速上升运动，速度为t1时刻的电梯的速度，即v1＝a1t1
在这段时间内电梯上升的高度h2＝v1(t2－t1)
在5
s～6
s内，体重计的示数小于mg，故电梯应做减速上升运动．设这段时间内体重计作用于小孩的力为N2，电梯及小孩的加速度为a2，由牛顿第二定律，得
mg－N2＝ma2
在这段时间内电梯上升的高度
h3＝v1(t3－t2)－a2(t3－t2)2
电梯上升的总高度h＝h1＋h2＋h3
代入数据解得h＝9
m.
【答案】　9
m