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高中物理人教版(2019)必修第一册同步练习
4.6超重和失重
一、单选题
1.2020年5月5日,长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功,正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。如图,火箭点火后刚要离开发射台竖直起飞时( )
A. 火箭处于平衡状态
B. 火箭处于失重状态
C. 火箭处于超重状态
D. 空气推动火箭升空
2.2019年5月21日,中国选手王宇在国际田联世界挑战赛南京站跳高比赛中,以2米31的优异成绩夺得冠军。如图所示,跳高运动员离开地面后,在空中经历了上升和下落两个过程,则运动员( )
A. 上升过程处于超重状态,下落过程处于失重状态
B. 上升过程处于失重状态,下落过程处于超重状态
C. 上升和下落过程均处于超重状态
D. 上升和下落过程均处于失重状态
3.湖南省张家界武陵源风景区内有一座建造在悬崖上的观光电梯,如图所示,该电梯垂直高度达335米,是目前世界上最高的双层户外观光电梯,同时也是载重最大、速度最快的客运电梯,被誉为“世界第一梯”。假如你站在该观光电梯内,某段时间内你感觉到双脚“很受力”,下列说法正确的是( )
A. 一定是你的重力变大了
B. 你可能正处于失重状态
C. 电梯可能处于下行阶段
D. 电梯一定正在加速运行
4.如图所示,在教室里某同学在体重计上研究超重与失重.她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程;由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程.关于她的实验现象,下列说法中正确的是( )
A. 只有“起立”过程,才能出现失重的现象
B. 只有“下蹲”过程,才能出现超重的现象
C. “下蹲”的过程,先出现超重现象后出现失重现象
D. “起立”“下蹲”的过程,都能出现超重和失重的现象
5.体重600N的人站在电梯内的体重计上,体重计的示数为575N,可能的原因是( )
A. 电梯匀速上升
B. 电梯匀加速上升
C. 电梯匀速下降
D. 电梯匀加速下降
6.如图所示是某同学站在力板传感器上做下蹲-起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线。由图线可知该同学( )
A. 做了两次下蹲-起立的动作
B. 做了一次下蹲-起立的动作,且下蹲后约2 s起立
C. 下蹲过程中人处于失重状态
D. 下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
7.如图所示,质量为m的人站在竖直观光电梯中,如果电梯运动的加速度大小为a,电梯地板对人的支持力为F=mg+ma,则可能的情况为( )
A. 电梯以加速度a向下加速运动
B. 电梯以加速度a向上加速运动
C. 电梯以加速度a向上减速运动
D. 以上三项都不正确
8.在日常生活及各项体育运动中,有弹力出现的情况比较普遍,如图所示的情况就是一个实例。当运动员踩压跳板使跳板弯曲到最低点时,下列说法正确的是( )
A. 跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变
B. 运动员受到的支持力,是跳板发生形变而产生的
C. 此时跳板对运动员的支持力和运动员的重力等大
D. 此时跳板对运动员的支持力大于运动员的重力
9.两个完全相同的条形磁铁,放在平板AB上,磁铁的N、S极如图所示,开始时平板及磁铁皆处于水平位置,且静止不动.
⑴现将AB突然竖直向上平移(平板与磁铁之间始终接触),并使之停在A″B″处,结果发现两个条形磁铁吸在了一起.
⑵如果将AB从原来位置突然竖直向下平移(平板与磁铁之间始终接触),并使之停在位置A′B′处,结果发现两条形磁铁也吸在了一起,
则下列说法正确的是( )
A. 开始时两磁铁静止不动说明磁铁间的吸引力是静摩擦力
B. 开始时两磁铁静止不动说明磁铁有惯性
C. ⑴过程中磁铁开始滑动时,平板正在向上加速
D. ⑵过程中磁铁开始滑动时,平板正在向下加速
二、多选题
10.蹦床运动员从空中落到床面上,运动员从最高点下落到接触床面为第一过程,从接触床面至下降到最低点为第二过程,从最低点上升到离开床面为第三过程,从离开床面至上升到最高点为第四过程,那么运动员( )
A. 在第一过程中始终处于失重状态
B. 在第二过程中始终处于超重状态
C. 在第三过程中先处于超重状态,后处于失重状态
D. 在第四过程中先处于超重状态,后处于失重状态
11.跳高运动员从地面跳起,下面正确的是( )
A. 地面给运动员的支持力大于运动员受的重力
B. 地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力
C. 运动员给地面的压力等于运动员受的重力
D. 地面给运动员的支持力等于运动员给地面的压力
12.小明站在电梯内的体重计上,电梯静止时体重计示数为50kg,若电梯运动过程中,他看到体重计的示数为40kg,g=10m/s2 . 下列说法中正确的有( )
A. 电梯可能正加速上升
B. 电梯可能正加速下降
C. 电梯可能在减速上升
D. 电梯可能在减速下降
13.一人乘电梯上楼,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,则人对电梯的压力( )
A. t=2 s时最大
B. t=8.5 s时最小
C. 人在0~2 s时间内处于超重状态,在2~4s时间内处于失重状态
D. 在7~10 s时间内电梯先加速后减速
14.小明参加开放性科学实践活动后,从6层乘坐电梯到达1层,走出电梯,准备回家.对于小明在电梯中由6层到1层的过程,下列说法中正确的是( )
A. 小明一直处于超重状态
B. 小明一直处于失重状态
C. 小明的速度大小发生了变化
D. 小明的加速度方向发生了变化
15.如图,升降机内有一固定斜面,斜面上放一物块.开始时,升降机做匀速运动,物块相对于斜面匀速下滑.当升降机加速上升时,( )
A. 物块与斜面间的摩擦力减少
B. 物块与斜面间的正压力增大
C. 物块相对于斜面减速下滑
D. 物块相对于斜面匀速下滑
答案及解析
1. C
解:A.火箭点火后刚要离开发射台竖直起飞时,火箭向上得到的反冲力大于其本身的重力,火箭具有向上的加速度,不是处于平衡状态,A不符合题意;
BC.当物体做向下加速运动或向上减速运动时,物体处于失重状态;当物体做向上加速运动或向下减速运动时,物体处于超重状态。火箭刚要离开发射台时,是在向上做加速运动,此时火箭处于超重状态,B不符合题意,C符合题意;
D.火箭点火后,火箭向下喷出高速大量气体,根据反冲运动,火箭本身获得向上的很大反冲力来推动火箭升空,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】对物体进行受力分析,利用牛顿第二定律求解物体的加速度,物体具有向上的加速度,为超重状态;物体具有向下的加速度,为失重状态。
2. D
解:ABCD.加速度方向向上超重,加速度方向向下是失重,上升过程运动员减速上升,加速度方向向下,处于失重状态,下落过程运动员加速下降,加速度方向向下,处于失重状态,ABC不符合题意D符合题意。
故答案为:D。
【分析】物体具有向上的加速度,为超重状态;物体具有向下的加速度,为失重状态。
3. C
解:AB.在某段时间内觉得双脚“很受力”,表示人处于超重状态,人受到的支持力大于重力,但重力不变,AB不符合题意;
CD.人处于超重状态,说明加速度向上,运动可能是向上加速或向下减速,C符合题意,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】超重和失重,物体的重力并没有改变,只是视重发生了改变,超重时视重大于实重,失重时视重小于实重。
4. D
解:下蹲过程中,人先向下做加速运动,后向下做减速运动,所以先处于失重状态后处于超重状态;人从下蹲状态站起来的过程中,先向上做加速运动,后向上做减速运动,最后回到静止状态,人先处于超重状态后处于失重状态,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】物体具有向上的加速度,为超重状态;物体具有向下的加速度,为失重状态。
5. D
解:AC.电梯匀速上升或匀速下降时处于平衡状态,重力等于支持力,N=mg,体重计示数不会增大,AC不符合题意;
BD.体重计示数减小,则体重计对人的支持力小于人的重力,人受到的合力向下,处于失重状态,电梯可能加速下降或减速上升,D符合题意,B不符合题意;
故答案为:D。
【分析】利用牛顿第二定律可以判别加速度的方向进而判别电梯的运动情况。
6. B
解:AB. 人下蹲动作分别有失重和超重两个过程,先是加速下降失重,到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重,起立对应先超重再失重,对应图象可知,该同学做了一次下蹲-起立的动作,由图象看出两次超重的时间间隔就是人蹲在地上持续的时间,约2s,故A不符合题意B符合题意。
CD. 下蹲过程先失重后超重,故CD不符合题意;
故答案为:B
【分析】利用支持力的大小与重力的比较可以判别超重与失重;利用加速度方向变化可以判别下蹲和起立的过程。
7. B
解:人的加速度 ,方向向上,所以电梯以加速度 向上加速运动或电梯以加速度 向下减速运动,B符合题意,A、C、D不符合题意。
故答案为:B
【分析】物体具有向上的加速度,为超重状态;物体具有向下的加速度,为失重状态;卫星在太空中,重力完全提供向心力,故为完全失重状态。
8. B
解:根据力的作用的相互性,跳板和运动员都会受到力的作用,所以都会发生形变,A不符合题意;弹力是由施力物体形变引起并指向受力物体的,故运动员受到的支持力,是跳板发生形变而产生的,B符合题意,C不符合题意; 压力是属于弹力,而弹力与重力是不同性质的力,D不符合题意。
故答案为:B
【分析】力的两个作用效果,其一是改变物体的运动状态,其二是改变物体的形状。
9. D
解:A、开始时两磁铁静止不动,说明磁铁水平方向受到的合外力等于0,说明磁铁间的作用力一定等于磁铁受到的静摩擦力,而且,磁铁间的作用力不大于最大静摩擦力.当磁铁向上到A′B′处时,两个条形磁铁吸在了一起,所以磁铁间存在吸引力,A不符合题意;
B、开始时两磁铁静止不动,不能说明磁铁有惯性,B不符合题意.
C、第(1)过程中磁铁开始滑动时,说明磁铁间的吸引力大于最大静摩擦力,吸引力不变,说明最大静摩擦力减小了,可知磁铁对板的压力减小,磁铁处于失重状态,
加速度方向向下,说明平板正在向上减速,C不符合题意.
D、第(2)过程中磁铁开始滑动时,说明磁铁间的吸引力大于最大静摩擦力,吸引力不变,说明最大静摩擦力减小了,可知磁铁对板的压力减小,磁铁处于失重状态,
加速度方向向下,说明平板正在向下加速,D符合题意.
故答案为:D
【分析】每一条磁铁在重力、支持力、吸引力和静摩擦力的作用下静止,当AB向下做加速运动时,磁铁与AB的压力变小,摩擦力减小,所以两条磁铁会吸引在一起。
10. AC
解:A.在第一过程中,运动员向下做加速运动,加速度方向向下,运动员终处于失重状态,A符合题意;
B.在第二过程中,运动员刚接触床面时重力大于弹力,运动员向下做加速运动,运动员处于失重状态;随床面的形变的增大,弹力逐渐增大,弹力大于重力时,运动员向下做减速运动,运动员处于超重状态,B不符合题意;
C.第三过程中,从最低点上升到离开床面,合力先向上后向下,运动员先向上做加速度减小的加速运动,加速度方向向上,运动员处于超重状态;当弹力等于重力之后向上做加速度增加的减速运动,加速度方向向下,运动员处于失重状态,C符合题意;
D.在第四过程中,运动员向上做减速运动,加速度方向向下,运动员终处于失重状态,D不符合题意;
故答案为:AC。
【分析】利用加速度的方向可以判别运动员的超重和失重。
11. AD
解:A.运动员从地面跳起,向上加速,地面给运动员的支持力大于运动员受的重力,A符合题意;
B.地面给运动员的支持力与运动员给地面的压力是一对相互作用力,等大反向,B不符合题意;
C.运动员给地面的压力与地面给运动员的支持力是一对平衡力,地面给运动员的支持力大于运动员受的重力,所以运动员给地面的压力大于运动员受的重力,C不符合题意;
D.运动员给地面的压力与地面给运动员的支持力是一对平衡力,大小相等,D符合题意;
故答案为:AD.
【分析】对运动员进行受力分析,水平竖直正交分解,结合运动员的加速度,在竖直方向利用牛顿第二定律求解物体的受力情况。
12. BC
解:由于体重计示数小于其重力,故其处于失重状态,其加速度向下,即电梯可能正加速下降或减速上升,BC符合题意,AD不符合题意.
故答案为:BC
【分析】人对体重计的压力小于人的重力,说明人处于失重状态,加速度向下,运动方向可能向上也可能向下;
13. AB
解:0-4s内,人的加速度为正,加速度方向竖直向上,处于超重状态,人对地板的压力大于人的重力。4-7s内人做匀速运动,人对地板的压力等于人的重力。7-10s内,人的加速度为负,加速度方向竖直向下,处于失重状态,人对地板的压力小于人的重力。且由于t=2s时,人的加速度最大,人对地板的压力最大,A符合题意,C不符合题意。7-10s内,人处于失重状态,人对地板的压力小于人的重力。且由于t=8.5s时,人的加速度为负向最大,人对地板的压力最小,B符合题意。在7~10 s时间内电梯加速度一直向下,则电梯一直做减速运动,D不符合题意;
故答案为:AB.
【分析】本题是对图象的考查,掌握住加速度时间图象的含义,知道超重和失重时加速度方向特点即可解答本题。
14. CD
解:A、B、电梯从6层开始下降瞬间,即将开始做加速下降,人与电梯的加速度的方向向下,处于失重状态,人对地板的压力小于体重;电梯下降到达一层前需要向下减速,人与电梯的加速度的方向向上,人对地板的压力大于体重.所以人先失重,再处于平衡状态,最后超重.A不符合题意,B不符合题意;
C、由A的分析可知,小明先向下加速,再匀速,最后减速.所以速度的大小发生了变化.C符合题意;
D、由A的分析可知,小明先向下加速时加速度的方向向下,最后向下减速时加速度的方向向上,所以小明的加速度方向发生了变化.D符合题意.
故答案为:CD
【分析】由于电梯上升过程加速度先向下后向上所以先处于失重再处于超重状态,所以先加速运动后加速运动。
15. BD
解:当升降机匀速运动时,物块相对于斜面匀速下滑,则:f=μmgcosθ=mgsinθ,所以:sinθ=μcosθ;支持力与摩擦力的合力竖直向上,大小等于重力;
当升降机加速上升时,物体有竖直向上的加速度,则物体受到的支持力一定增大,此时的摩擦力:f′=μ?FN′,由于接触面的压力增大,所以物体与斜面间的摩擦力增大,故A错误,B正确;
假设物体以加速度a向上运动时,有N=m(g+a)cosθ,所以f′=μm(g+a)cosθ,对物体受力分析可知,垂直于斜面方向上,由于m(g+a)sinθ=μm(g+a)cosθ,所以沿斜面方向Nsinθ=f′cosθ,即物体在沿斜面方向方向上合力为0,所以物体仍做匀速下滑运动.故C错误,D正确.
故选:BD.
【分析】对物体进行受力分析,得出匀速下滑时的受力情况,然后分析升降机加速上升时的情况即可.
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