粤教版物理必修1课时训练 22超重和失重

课时训练22　超重和失重
基础夯实
1.关于超重和失重,下列说法中正确的是(　　)
A.超重就是物体受的重力增加了
B.失重就是物体受的重力减小了
C.完全失重就是物体一点重力都不受了
D.不论超重或失重,物体所受重力是不变的
答案:D
解析:在发生超重或失重现象时,物体的重力依然存在,且不发生变化,只是对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化.故选项D正确.
2.一个小杯子的侧壁有一小孔,杯内盛水后,水会从小孔射出.现使杯自由下落,则杯中的水(　　)
A.会比静止时射得更远些
B.会比静止时射得更近些
C.与静止时射得一样远
D.不会射出
答案:D
解析:此时完全失重没有压力.
3.一质量为m的人站在电梯中,电梯加速上升,加速度大小为,g为重力加速度,人对电梯底部的压力为(　　)
A.　　　B.2mg　　　C.mg　　　D.
答案:D
解析:设人受到的支持力为FN,对人进行受力分析得FN-mg=mg,所以FN=mg,由作用力与反作用力的关系知,人对电梯底部的压力大小为.
4.2016年4月11日,中国航天中心宣布,今年发射的神舟十一号宇宙飞船将携有2名航天员.航天员在正常绕地飞行的飞船中可以完成下列哪个实验(　　)
A.用天平称量物体的质量
B.做托里拆利实验
C.验证阿基米德定律
D.用两只弹簧测力计验证牛顿第三定律
答案:D
解析:飞船处于完全失重状态,一切由重力引起的现象不再发生,工作原理涉及重力的仪器不能再使用,弹簧测力计的原理是胡克定律,完全失重情况下也可以使用.
5.一个年轻人在以a=2
m/s2的加速度加速上升的升降机里最多能举起质量为m=50
kg的重物,问当升降机以同样的加速度减速上升时,该年轻人能最多举起的重物m'的质量为(g取10
m/s2)(　　)(导学号51090171)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.50
kg
B.100
kg
C.75
kg
D.125
kg
答案:C
解析:根据牛顿第二定律可得,若升降机加速上升,重物处于超重状态,则有F=m(g+a)　①
若升降机减速上升,重物处于失重状态,则有F=m'(g-a)　②
联立①②两式得m'=,其中a=2
m/s2,解得m'=75
kg.
6.
如图所示,质量为m1=2
kg的物体A经跨过定滑轮的轻绳与质量为m0=5
kg
的箱子B相连,箱子底板上放一质量为m2=1
kg的物体C,不计定滑轮的质量和一切阻力,在箱子加速下落的过程中,g取10
m/s2,下列说法不正确的是(　　)
A.物体A处于失重状态,加速度大小为10
m/s2
B.物体A处于超重状态,加速度大小为5
m/s2
C.物体C处于失重状态,对箱子的压力大小为5
N
D.轻绳对定滑轮的作用力大小为60
N
答案:A
解析:取A、B、C为整体,由牛顿第二定律得(m0+m2)g-m1g=(m0+m1+m2)a,代入数据得a=5
m/s2,选项A错误,选项B正确;隔离C有m2g-FN=m2a,即FN=5
N,由牛顿第三定律可知,物体C对箱子的压力为5
N,选项C正确;隔离A有FT-m1g=m1a得FT=30
N,所以轻绳对定滑轮的作用力大小为2FT=60
N,选项D正确.
7.(2014北京理综)应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入.例如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出.对此现象分析正确的是(　　)(导学号51090172)
A.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态
B.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态
C.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度
D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度
答案:D
解析:物体在手掌的推力作用下,由静止竖直向上加速时,物体处于超重状态.当物体离开手的瞬间,只受重力作用,物体的加速度等于重力加速度,处于完全失重状态,故A、B、C错误;物体离开手的前一时刻,手与物体具有相同的速度,物体离开手的下一时刻,手的速度小于物体的速度,即在物体离开手的瞬间这段相同的时间内,手的速度变化量大于物体的速度变化量,故手的加速度大于物体的加速度,也就是手的加速度大于重力加速度,故D正确.
8.(多选)某人在地面上称得其体重为490
N.他将秤移至电梯内称其体重,0至t3时间段内秤的示数如图所示,电梯运行的v-t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)(　　)
答案:AD
解析:在t0~t1时间段内,人失重,电梯应向上减速或向下加速,B、C错;t1~t2时间段内,人匀速或静止,t2~t3时间段内,人超重,电梯应向上加速或向下减速,A、D都有可能对.
能力提升
9.
(多选)“蹦极”是一项非常刺激的运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中A点是弹性绳为原长时人的位置,C是人所到达的最低点,B是人静止地悬吊着时的平衡位置,人在从P点落下到最低点C的过程中(不计空气阻力),有(　　)(导学号51090173)
A.人在PA段做自由落体运动,处于完全失重状态
B.在AB段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态
C.在BC段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态
D.在C点,人的速度为零,其加速度为零
答案:AB
解析:判断人是处于超重状态还是失重状态,只要看人的加速度方向.PA段人做自由落体运动,加速度为g,人处于完全失重状态;人从A到B的过程中,人的重力大于拉力,合力方向向下,加速度方向向下,人处于失重状态;B点,人的重力等于弹力,加速度为零;由B到C,人的重力小于拉力,合力方向向上,加速度方向向上,人处于超重状态.当弹性绳伸长到C点时,人处于超重状态.
10.(多选)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力为20
N的物块,如图甲所示,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象,如图乙.根据图象分析得出的结论中正确的是(　　)
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
答案:BC
解析:从F-t图象可以看出,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,F11.
一个质量是50
kg的人站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一个弹簧测力计,弹簧测力计下面挂着一个质量为mA=5
kg的物体A,当升降机向上运动时,他看到弹簧测力计的示数为40
N,如图所示.g取10
m/s2,求此时人对地板的压力.(导学号51090174)
答案:对地板的压力大小为400
N,方向竖直向下
解析:升降机所处的运动状态未知,但可由A物体的运动状态分析求得.
以A为研究对象,对A进行受力分析如图所示.
由牛顿第二定律可得
mAg-FT=mAa,
所以a==
m/s2=2
m/s2
再以人为研究对象,他受到向下的重力m人g和地板的支持力FN.
同样由牛顿第二定律可得方程
m人g-FN=m人a
所以FN=m人g-m人a=50×(10-2)
N=400
N
则由牛顿第三定律可知,人对地板的压力大小为400
N,方向竖直向下.
12.为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验:质量为m=50
kg的甲同学站在体重计上,乙同学记录电梯从地面一楼到顶
层全过程中,体重计示数随时间变化的情况,并作出了如图所示的图象.已知t=0时,电梯静止不动,从电梯楼内楼层按钮上获知该大楼共19层.g取10
m/s2,求:
(1)电梯启动和制动的加速度大小;
(2)电梯上升的总高度及该大楼的层高.
答案:(1)2
m/s2　2
m/s2　(2)54
m　3
m
解析:(1)由题图,第3
s内电梯加速度大小由FN1-mg=ma1,可得a1=2
m/s2
第30
s内电梯加速度大小由mg-FN2=ma2,可得a2=2
m/s2.
(2)电梯上升的总高度
H=a1+a2+a1t1·t匀=(×2×12+×2×12+2×1×26)
m=54
m
故平均层高为
h==
m=3
m.
13.宇宙飞船点火发射时,飞船处于一个加速过程,在加速过程中宇航员处于超重状态,人们把这种状态下宇航员对座椅的压力FN与静止在地球表面时的重力mg的比值k=称为耐受力值.假设宇航员甲和乙在超重状态下的耐受力值的最大值分别为k=8和k=7,已知地球表面重力加速度g取9.8
m/s2,试求飞船带着这两名宇航员竖直向上发射时的加速度a的最大值为多少 (导学号51090175)
答案:58.8
m/s2
解析:以宇航员为研究对象,其受重力mg、座椅对他的支持力FN'作用,根据牛顿第三定律有FN'=FN
根据牛顿第二定律有FN'-mg=ma
又由题意可得k=
由以上各式解得a=(k-1)g
为保证两名宇航员在竖直向上发射时不超过其耐受力值,k应取较小的值,于是amax=(7-1)×9.8
m/s2=58.8
m/s2.