4.6 超重和失重同步试题 word版含解析

第四章 力与运动
第六节 超重和失重
A级　抓基础
1．(多选)某一兴趣小组在课外实践活动中研究电梯中的超重和失重现象．在电梯水平底板上放一体重计，一同学站在上面观察体重计的示数，小组共同分析数据得出下列结论，其中正确的是(　　)
A．超重现象一定出现在上升过程中
B．超重现象中一定存在竖直向上的加速度
C．失重现象可以出现在上升过程中，也可以出现在下降过程中
D．若电梯做自由落体运动，体重计的示数为零
解析：超重现象是指物体对支持面的压力或对悬线的拉力大于重力的现象，产生超重现象的条件是物体具有竖直向上的加速度，超重时物体可能向上加速，也可能向下减速，因此选项A错，B正确；失重现象产生的条件是物体具有竖直向下的加速度，物体可能向下加速，也可能向上减速，选项C正确；电梯做自由落体运动时，具有竖直向下的加速度g，完全失重时对体重计无压力，选项D正确．
答案：BCD
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，细绳最容易被拉断的是(　　)
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
答案：C
3．一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
解析：此时完全失重没有压力．
答案：D
4.如图所示，篮球运动员姚明正在扣篮，其跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程．下列关于蹬地和离地上升两个过程的说法正确的是(设蹬地的力为恒力)(　　)
A．两过程中姚明都处在超重状态
B．两过程中姚明都处在失重状态
C．前过程为超重，后过程不超重也不失重
D．前过程为超重，后过程为完全失重
解析：姚明在蹬地过程中，其重心加速上升，处于超重状态；姚明在离地上升过程中只受重力，以加速度g减速上升，处于完全失重状态，故D正确．
答案：D
5．2016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．用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律
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．
答案：D
6．一个年轻人在以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)(　　)
A．50 kg B．100 kg
C．75 kg D．125 kg
解析：根据牛顿第二定律可知，若升降机加速上升，重物处于超重状态，有F＝m(g＋a)；①
若升降机减速上升，重物处于失重状态，有
F＝m′(g－a)；②
联立①②两式，得m′＝，其中a＝2 m/s2，
解得m′＝75 kg.
答案：C
B级　提能力
7.在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg.电梯运动过程中，某一时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内(　　)
A．晓敏同学所受的重力变小了
B．晓敏同学对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力
C．电梯一定在竖直向下运动
D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下
解析：在这段时间内晓敏处于失重状态，体重计示数变小，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而她的重力没有改变，A错误；晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，B错误；以竖直向下为正方向，有mg－F＝ma，即50g－40g＝50a，解得a＝，加速度方向竖直向下，但运动方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，C错误，D正确．
答案：D
8．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，如图甲所示，实验中计算机显示传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系，如图乙所示．以下根据图象分析得出的结论中正确的是(　　)
图甲　　　图乙　　
A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态
B．从时刻t3到t4，物块处于超重状态
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t1到t2，物体受到的压力大于重力，处于超重状态，加速度向上，故A错误．从t3到t4，物体受到的压力小于重力，处于失重状态，加速度向下，故B错误．如果电梯开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层，那么应该从题图象可以得到：压力先等于重力，再大于重力，然后等于重力，小于重力，最后等于重力；故C正确．如果电梯开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层，那么应该是压力先等于重力，再小于重力，然后等于重力，大于重力，最后等于重力；故D错误．
答案：C
9．某人在以加速度a＝2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1＝75 kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体．若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起50 kg的物体，则此升降机上升的加速度是多大(g取10 m/s2)?
解析：设此人在地面上的最大“举力”为F，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的“举力”仍然是F.以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如图所示，且物体的加速度与升降机相同．
当升降机以加速度a＝2 m/s2匀加速下降时，对物体有：m1g－F＝m1a，
F＝m1(g－a)＝75×(10－2)N＝600 N.
设人在地面上最多可举起质量为m0的物体
则F＝m0g，m0＝＝ kg＝60 kg.
当升降机以加速度a′匀加速上升时，对物体有：
F－m2g＝m2a′，
a′＝－g＝m/s2＝2 m/s2.
所以升降机匀加速上升的加速度为2 m/s2.
答案：60 kg　2 m/s2
10．一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面75 m的高处，然后让座舱自由落下，落到离地面30 m高时，制动系统开始启动，座舱均匀减速，到地面时刚好停下．若座舱中某人用手托着m＝5 kg的铅球，取g＝10 m/s2，则：
(1)求从开始下落到最后着地经历的总时间．
(2)当座舱落到离地面35 m的位置时，手对球的支持力是多少？
(3)当座舱落到离地面15 m的位置时，球对手的压力大小是多少？
解析：(1)由题意可知，座舱先自由下落，下落的高度
h1＝75 m－30 m＝45 m，离地高度h2＝30 m.
由h1＝gt，得t1＝＝3 s，
下落45 m时的速度v1＝gt1＝30 m/s，
减速过程中的平均速度v2＝＝15 m/s，
减速时间t2＝＝ s＝2 s，
从开始下落到最后着地经历的总时间t＝t1＋t2＝5 s.
(2)离地面35 m时，座舱自由下落，处于完全失重状态，所以手对球的支持力为零．
(3)设匀减速运动的加速度大小为a，由v＝2gh1＝2ah2得a＝15 m/s2；根据牛顿第二定律，得FN－mg＝ma，解得FN＝125 N；根据牛顿第三定律，可知球对手的压力大小为125 N.
答案：(1)5 s　(2)零　(3)125 N