2017_2018学年高中物理第19周超失重培优试题新人教版
文档属性
| 名称 | 2017_2018学年高中物理第19周超失重培优试题新人教版 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 814.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 其它版本 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-01-18 08:43:40 | ||
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文档简介
第19周 超失重
（测试时间：45分钟，总分：70分）
班级：____________ 姓名：____________ 座号：____________ 得分：____________
一、选择题（共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．在电梯内的地板上，竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上端固定一个质量为m的物体。当电梯匀速运动时，弹簧被压缩了x，某时刻后观察到弹簧又被继续压缩了（重力加速度为g）。则电梯在此时刻后的运动情况可能是
A．以大小为g的加速度加速上升
B．以大小为g的加速度减速上升
C．以大小为的加速度加速下降
D．以大小为的加速度减速下降
【答案】D
2．如图，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中相对电梯静止不动的人观察到弹簧测力计的示数变为8 N，g取10 m/s2，以下说法正确的是
A．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2
B．电梯可能向下减速运动，加速度大小为12 m/s2
C．此时电梯对人的支持力大小等于人的重力大小
D．此时电梯对人的支持力大小小于人对电梯的压力
【答案】A
【解析】AB、电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10 N，知重物的重力等于10 N。弹簧测力计的示数变为8 N时，对重物有：mg?F=ma，解得a=2 m/s2，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为2 m/s2，方向竖直向下。电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动。故A正确，B错误；C、由于加速度方向竖直向下，人处于失重状态，电梯对人的支持力大小小于人的重力大小，C错误；D、电梯对人的支持力与人对电梯的压力是作用力与反作用力，大小相等，D错误。故选A。
3．一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力
A．t＝2 s时最小 B．t＝2 s时最大
C．t＝6 s时最小 D．t＝8.5 s时最大
【答案】B
4．如图表示的是一条倾斜的传送轨道，B是传送货物的平台，可以沿着斜面上的直轨道运送物体。某次传送平台B沿轨道将货物A向下传送到斜轨道下端，运动过程可用如图中的速度时间图象表示。下述分析中不正确的是
A．0~时间内，B对A的支持力小于重力，摩擦力水平向右
B．~时间内，B对A的支持力等于重力，摩擦力水平向左
C．~时间内，B对A的支持力大于重力，摩擦力水平向左
D．0~时间内出现失重现象；~时间内出现超重现象
【答案】B
出，整体沿斜面向下做匀减速运动，此加速度可以分解为水平向左和竖直向上的加速度，再分析A的受力可以得到，竖直方向上A有向上的加速度，导致B对A的支持力大于重力，水平方向有向左的加速度，导致A受到摩擦力水平向左的摩擦力，故C正确；D、时间段内，整体沿斜面向下做匀加速运动，失重状态，整体沿斜面向下做匀减速运动，超重状态，故D正确；本题要选不正确的，所以答案是B。
5．将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v﹣t图象如图所示。以下判断正确的是
A．前2 s内货物处于超重状态
B．第3 s末至第5 s末的过程中，货物完全失重
C．最后2 s内货物只受重力作用
D．前2 s内与最后2 s内货物的平均速度和加速度相同
【答案】A
【解析】A．在前2 s内，图象的斜率为正，加速度为正方向，说明加速度向上，货物处于超重状态，故A正确；B．第3 s末至第5 s末的过程中，货物匀速运动，重力等于拉力，B错误；C、最后2 s内，加速度为 ≠g，故货物并不是只受重力，故C错误。D．前2 s内货物做匀加速直线运动，平均速度为，最后2 s内货物的平均速度为，故D错误。故选A。
6．高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷。当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后。人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙。则下列说法正确的是
A．人向上弹起过程中，先处于超重状态，后处于失重状态
B．人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力
C．弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力
D．弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力等于人和高跷的总重力
【答案】AC
对象，弹簧压缩到最低点时，根据牛顿第二定律，地对高跷的压力大于人和高跷的总重力，再根据牛顿第三定律，可知高跷对地的压力大于人和高跷的总重力，故D项错误；综上所述本题答案是AC。
7．为了研究超重与失重现象，某同学把一体重秤放在电梯的地板上，他站在体重秤上随电梯运动并观察体重秤示数的变化。下表记录了几个特定时刻体重秤的示数。下列说法正确的是
A．t1和t2时刻该同学的质量并没有变化，但所受重力发生变化
B．t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反
C．t1和t2时刻电梯运动的加速度大小相等；但运动的速度方向一定相反
D．t3时刻电梯可能向上运动
【答案】BD
8．某马戏团演员做滑杆表演，已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为200 N，在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小。从演员在滑杆上端做完动作时开始计时，演员先在杆上静止了0.5 s，然后沿杆下滑，3.5 s末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零，整个过程演员的v –t图象和传感器显示的拉力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，g＝10 m/s2，则下列说法正确的是
A．演员的体重为800 N
B．演员在最后2 s内一直处于超重状态
C．传感器显示的最小拉力为600 N
D．滑杆长4.5 m
【答案】BD
【解析】A．由两图结合可知，静止时，传感器示数为800 N，除去杆的重力200 N，演员的重力就是600 N，故A错误；B．由图可知最后2 s内演员向下减速，故加速度向上，处于超重状态，故B正确；C．在演员加速下滑阶段，处于失重状态，杆受到的拉力最小，此阶段的加速度为：，由牛顿第二定律得：mg?F1=ma，解得：F1=420 N，加上杆的重力200 N，可知杆受的拉力为620 N，故C错误；D．v?t图象的面积表示位移，则可知，总长度x=×3×3 m =4.5 m；故D正确；故选BD。
二、填空题（共2小题，共12分）
9．（6分）一部电梯在t=0时由静止开始上升，电梯的加速度a随时间t的变化如图所示，电梯中的乘客处于失重状态的时间段为____________（选填“0~9 s”或“15~24 s”）。若某一乘客质量m=60 kg，重力加速度g取10 m/s2，电梯在上升过程中他对电梯的最大压力为____________N。
【答案】15~24 s 660（每空3分）
10．（6分）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小，这一现象表明电梯的加速度方向一定___________（填“向下”或“向上”），乘客一定处在________（填“失重”或“超重”）状态，人对电梯的压力比自身重力_______（填“大”或“小”）。
【答案】向下 失重 小（每空2分）
【解析】弹簧伸长量减小，说明弹力减小，则物体受到的合力向下，故小铁球的加速度向下，故乘客一定处于失重状态，根据N=mg–ma可知人对电梯的压力比自身重力小。
三、计算题（共3小题，共34分）
11．（9分）在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与压力传感器相连，电梯由静止开始竖直上升过程中，传感器所受的压力与时间的关系（FN–t）图象如图所示，g取10 m/s2，由图象求出：
（1）电梯减速上升过程经历的时间；
（2）重物的质量；
（3）电梯的最大加速度。
【答案】（1）4 s （2）3 kg （3）5 m/s2
12．（12分）为了使航天员能适应失重环境下的工作和生活，国家航天局组织对航天员进行失重训练时创造出了一种失重环境。航天员乘坐在总质量m=5×104 kg的训练飞机上，飞机以200 m/s的速度与水平面成30°倾角匀速飞升到7 000 m高空时向上拉起，沿竖直方向以v0=200 m/s的初速度向上做匀减速直线运动，匀减速的加速度大小为g，当飞机到最高点后立即掉头向下，沿竖直方向以加速度g做匀加速运动，这段时间内便创造出了完全失重的环境。当飞机离地2 000 m高时，为了安全必须拉起，之后又可一次次重复为航天员提供失重训练。若飞机飞行时所受的空气阻力F=kv（k=900 N·s/m），每次飞机速度达到350 m/s后必须终止失重训练（否则飞机可能失控）。求：（整个运动过程中，重力加速度g的大小均取10 m/s2）
（1）飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间；
（2）飞机从最高点下降到离地4 500 m时飞机发动机的推力。
【答案】（1）55 s （2）2.7×105 N
此时飞机离地高度为，（2分）
所以，（1分）
飞机一次上下为航天员创造的完全失重的时间为：；（1分）
（2）飞机离地4 500 m>2 875 m，仍处于完全失重状态，
飞机自由下落的高度为，（1分）
此时飞机的速度为，（2分）
由于飞机加速度为g，所以推力F应与空气阻力大小相等，
即。（2分）
13．如图所示为一升降机由静止开始下降过程中的速度图象，升降机及其载重总质量为2.0 t。
（1）由图象判断出升降机在哪段时间内出现超重、失重现象；
（2）分别求出第2 s内、第5 s内、第7 s内悬挂升降机的钢索的拉力大小。（g取10 m/s2）
【答案】（1）6~8 s超重；0~2 s失重 （2） 2.8×104 N
【解析】（1）由速度时间图象可知，0~2 s内，升降机向下做匀加速运动，加速度向下，处于失重状态，6~8 s内升降机减速下降，加速度方向向上，处于超重状态。（3分）
（2）由加速度定义：
根据图象得0~2 s内（2分）
根据牛顿第二定律得：（2分）
2~6 s内，加速度a2=0，即匀速运动
悬挂升降机的钢索的拉力F2=mg=2×104 N（2分）
6~8 s内，加速度为：（2分）
根据牛顿第二定律得：（2分）
（测试时间：45分钟，总分：70分）
班级：____________ 姓名：____________ 座号：____________ 得分：____________
一、选择题（共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．在电梯内的地板上，竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上端固定一个质量为m的物体。当电梯匀速运动时，弹簧被压缩了x，某时刻后观察到弹簧又被继续压缩了（重力加速度为g）。则电梯在此时刻后的运动情况可能是
A．以大小为g的加速度加速上升
B．以大小为g的加速度减速上升
C．以大小为的加速度加速下降
D．以大小为的加速度减速下降
【答案】D
2．如图，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中相对电梯静止不动的人观察到弹簧测力计的示数变为8 N，g取10 m/s2，以下说法正确的是
A．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2
B．电梯可能向下减速运动，加速度大小为12 m/s2
C．此时电梯对人的支持力大小等于人的重力大小
D．此时电梯对人的支持力大小小于人对电梯的压力
【答案】A
【解析】AB、电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10 N，知重物的重力等于10 N。弹簧测力计的示数变为8 N时，对重物有：mg?F=ma，解得a=2 m/s2，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为2 m/s2，方向竖直向下。电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动。故A正确，B错误；C、由于加速度方向竖直向下，人处于失重状态，电梯对人的支持力大小小于人的重力大小，C错误；D、电梯对人的支持力与人对电梯的压力是作用力与反作用力，大小相等，D错误。故选A。
3．一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力
A．t＝2 s时最小 B．t＝2 s时最大
C．t＝6 s时最小 D．t＝8.5 s时最大
【答案】B
4．如图表示的是一条倾斜的传送轨道，B是传送货物的平台，可以沿着斜面上的直轨道运送物体。某次传送平台B沿轨道将货物A向下传送到斜轨道下端，运动过程可用如图中的速度时间图象表示。下述分析中不正确的是
A．0~时间内，B对A的支持力小于重力，摩擦力水平向右
B．~时间内，B对A的支持力等于重力，摩擦力水平向左
C．~时间内，B对A的支持力大于重力，摩擦力水平向左
D．0~时间内出现失重现象；~时间内出现超重现象
【答案】B
出，整体沿斜面向下做匀减速运动，此加速度可以分解为水平向左和竖直向上的加速度，再分析A的受力可以得到，竖直方向上A有向上的加速度，导致B对A的支持力大于重力，水平方向有向左的加速度，导致A受到摩擦力水平向左的摩擦力，故C正确；D、时间段内，整体沿斜面向下做匀加速运动，失重状态，整体沿斜面向下做匀减速运动，超重状态，故D正确；本题要选不正确的，所以答案是B。
5．将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v﹣t图象如图所示。以下判断正确的是
A．前2 s内货物处于超重状态
B．第3 s末至第5 s末的过程中，货物完全失重
C．最后2 s内货物只受重力作用
D．前2 s内与最后2 s内货物的平均速度和加速度相同
【答案】A
【解析】A．在前2 s内，图象的斜率为正，加速度为正方向，说明加速度向上，货物处于超重状态，故A正确；B．第3 s末至第5 s末的过程中，货物匀速运动，重力等于拉力，B错误；C、最后2 s内，加速度为 ≠g，故货物并不是只受重力，故C错误。D．前2 s内货物做匀加速直线运动，平均速度为，最后2 s内货物的平均速度为，故D错误。故选A。
6．高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷。当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后。人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙。则下列说法正确的是
A．人向上弹起过程中，先处于超重状态，后处于失重状态
B．人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力
C．弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力
D．弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力等于人和高跷的总重力
【答案】AC
对象，弹簧压缩到最低点时，根据牛顿第二定律，地对高跷的压力大于人和高跷的总重力，再根据牛顿第三定律，可知高跷对地的压力大于人和高跷的总重力，故D项错误；综上所述本题答案是AC。
7．为了研究超重与失重现象，某同学把一体重秤放在电梯的地板上，他站在体重秤上随电梯运动并观察体重秤示数的变化。下表记录了几个特定时刻体重秤的示数。下列说法正确的是
A．t1和t2时刻该同学的质量并没有变化，但所受重力发生变化
B．t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反
C．t1和t2时刻电梯运动的加速度大小相等；但运动的速度方向一定相反
D．t3时刻电梯可能向上运动
【答案】BD
8．某马戏团演员做滑杆表演，已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为200 N，在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小。从演员在滑杆上端做完动作时开始计时，演员先在杆上静止了0.5 s，然后沿杆下滑，3.5 s末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零，整个过程演员的v –t图象和传感器显示的拉力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，g＝10 m/s2，则下列说法正确的是
A．演员的体重为800 N
B．演员在最后2 s内一直处于超重状态
C．传感器显示的最小拉力为600 N
D．滑杆长4.5 m
【答案】BD
【解析】A．由两图结合可知，静止时，传感器示数为800 N，除去杆的重力200 N，演员的重力就是600 N，故A错误；B．由图可知最后2 s内演员向下减速，故加速度向上，处于超重状态，故B正确；C．在演员加速下滑阶段，处于失重状态，杆受到的拉力最小，此阶段的加速度为：，由牛顿第二定律得：mg?F1=ma，解得：F1=420 N，加上杆的重力200 N，可知杆受的拉力为620 N，故C错误；D．v?t图象的面积表示位移，则可知，总长度x=×3×3 m =4.5 m；故D正确；故选BD。
二、填空题（共2小题，共12分）
9．（6分）一部电梯在t=0时由静止开始上升，电梯的加速度a随时间t的变化如图所示，电梯中的乘客处于失重状态的时间段为____________（选填“0~9 s”或“15~24 s”）。若某一乘客质量m=60 kg，重力加速度g取10 m/s2，电梯在上升过程中他对电梯的最大压力为____________N。
【答案】15~24 s 660（每空3分）
10．（6分）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小，这一现象表明电梯的加速度方向一定___________（填“向下”或“向上”），乘客一定处在________（填“失重”或“超重”）状态，人对电梯的压力比自身重力_______（填“大”或“小”）。
【答案】向下 失重 小（每空2分）
【解析】弹簧伸长量减小，说明弹力减小，则物体受到的合力向下，故小铁球的加速度向下，故乘客一定处于失重状态，根据N=mg–ma可知人对电梯的压力比自身重力小。
三、计算题（共3小题，共34分）
11．（9分）在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与压力传感器相连，电梯由静止开始竖直上升过程中，传感器所受的压力与时间的关系（FN–t）图象如图所示，g取10 m/s2，由图象求出：
（1）电梯减速上升过程经历的时间；
（2）重物的质量；
（3）电梯的最大加速度。
【答案】（1）4 s （2）3 kg （3）5 m/s2
12．（12分）为了使航天员能适应失重环境下的工作和生活，国家航天局组织对航天员进行失重训练时创造出了一种失重环境。航天员乘坐在总质量m=5×104 kg的训练飞机上，飞机以200 m/s的速度与水平面成30°倾角匀速飞升到7 000 m高空时向上拉起，沿竖直方向以v0=200 m/s的初速度向上做匀减速直线运动，匀减速的加速度大小为g，当飞机到最高点后立即掉头向下，沿竖直方向以加速度g做匀加速运动，这段时间内便创造出了完全失重的环境。当飞机离地2 000 m高时，为了安全必须拉起，之后又可一次次重复为航天员提供失重训练。若飞机飞行时所受的空气阻力F=kv（k=900 N·s/m），每次飞机速度达到350 m/s后必须终止失重训练（否则飞机可能失控）。求：（整个运动过程中，重力加速度g的大小均取10 m/s2）
（1）飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间；
（2）飞机从最高点下降到离地4 500 m时飞机发动机的推力。
【答案】（1）55 s （2）2.7×105 N
此时飞机离地高度为，（2分）
所以，（1分）
飞机一次上下为航天员创造的完全失重的时间为：；（1分）
（2）飞机离地4 500 m>2 875 m，仍处于完全失重状态，
飞机自由下落的高度为，（1分）
此时飞机的速度为，（2分）
由于飞机加速度为g，所以推力F应与空气阻力大小相等，
即。（2分）
13．如图所示为一升降机由静止开始下降过程中的速度图象，升降机及其载重总质量为2.0 t。
（1）由图象判断出升降机在哪段时间内出现超重、失重现象；
（2）分别求出第2 s内、第5 s内、第7 s内悬挂升降机的钢索的拉力大小。（g取10 m/s2）
【答案】（1）6~8 s超重；0~2 s失重 （2） 2.8×104 N
【解析】（1）由速度时间图象可知，0~2 s内，升降机向下做匀加速运动，加速度向下，处于失重状态，6~8 s内升降机减速下降，加速度方向向上，处于超重状态。（3分）
（2）由加速度定义：
根据图象得0~2 s内（2分）
根据牛顿第二定律得：（2分）
2~6 s内，加速度a2=0，即匀速运动
悬挂升降机的钢索的拉力F2=mg=2×104 N（2分）
6~8 s内，加速度为：（2分）
根据牛顿第二定律得：（2分）
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