全程学习方略高中物理 5.4 超重与失重（精讲优练课型）课时提升作业 鲁科版必修1.doc

超重与失重(15分钟50分)一、选择题(本题共5小题，每小题8分，共40分)1.(2015贵港高一检测)站在电梯上的人，当电梯竖直减速下降时，下面说法中正确的是()a.电梯对人的支持力小于人对电梯的压力b.电梯对人的支持力大于人对电梯的压力c.电梯对人的支持力等于人对电梯的压力d.电梯对人的支持力等于人的重力【解析】选c。减速下降时，加速度向上，物体处于超重状态，所以电梯对人的支持力大于人受到的重力，而人对电梯的压力和电梯对人的支持力是相互作用力，大小必定相等，故a、b、d错误，c正确。2.(2015哈尔滨高一检测)如图所示，升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体，升降机静止时弹簧伸长量为10cm，运动时弹簧伸长量为9cm，则升降机的运动状态可能是(g取10m/s2)()a.以a=1m/s2的加速度加速上升b.以a=1m/s2的加速度加速下降c.以a=9m/s2的加速度减速上升d.以a=9m/s2的加速度减速下降【解析】选b。根据运动时弹簧伸长量为9cm，小于静止时弹簧伸长量可知升降机加速度向下，则升降机的运动状态可能是以a=1m/s2的加速度加速下降，也可能是以a=1m/s2的加速度减速上升，选项b正确。3.在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是()a.晓敏同学所受的重力变小了b.晓敏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】选d。由题知体重计的示数为40kg时，人对体重计的压力小于人的重力，故处于失重状态，实际人受到的重力并没有变化，a错；由牛顿第三定律知b错；电梯具有向下的加速度，但不一定是向下运动，c错；由牛顿第二定律mg-n=ma，可知a=，方向竖直向下，d对。4.(多选)在轨道上运行的人造地球卫星中，下列哪些仪器能够使用()a.天平b.弹簧测力计c.水银温度计d.水银气压计【解析】选b、c。在轨道上运行的人造地球卫星中的物体处于失重状态，凡是工作原理与重力有关的仪器在卫星中均不能正常使用，凡是与重力有关的实验，在卫星中都无法进行。故选b、c。5.直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示。设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态。在箱子下落过程中，下列说法正确的是()a.箱内物体对箱子底部始终没有压力b.箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大c.箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大d.若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”【解析】选c。刚投下时箱子不受阻力，整体加速度为g，对于物体有：mg-n=mg，即n=0，因此此时物体受到的支持力为零，故b错。随着箱子的下落，因受空气阻力作用，对整体应用牛顿第二定律得：(m+m)g-kv2=(m+m)a，随着下落速度的增大，加速度越来越小，对物体应用牛顿第二定律得：mg-n=ma，随着加速度的减小，支持力越来越大，由牛顿第三定律可得压力也越来越大，故a错、c对。若下落距离足够长，最后重力与阻力平衡，加速度a为零，箱子将做匀速直线运动，此时对物体有：mg=n，因此物体不可能“飘起来”，故d错。二、非选择题(10分)6.举重运动员在地面上能举起120kg的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100kg的重物，求：(1)升降机运动的加速度。(2)若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物?(g取10m/s2)【解析】运动员在地面上能举起m0=120kg的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力f=m0g=1 200n。(1)在运动着的升降机中只能举起m1=100kg的重物，可见该重物超重了，升降机应具有向上的加速度，设此加速度为a1，对物体由牛顿第二定律得：f-m1g=m1a1，解得a1=2m/s2。(2)当升降机以a2=2.5m/s2的加速度加速下降时，重物失重，设此时运动员能举起的重物质量为m2，对物体由牛顿第二定律得：m2g-f=m2a2，解得：m2=160kg。答案：(1)2m/s2(2)160kg(25分钟50分)一、选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分)1.小军在校秋季运动会上跳过了1.8m的高度，夺得了男子组跳高冠军。则小军()a.在下降过程中处于失重状态b.在离地后的上升过程中处于超重状态c.起跳过程中，地面对他的平均支持力等于他的重力d.起跳过程中，地面对他的平均支持力小于他的重力【解析】选a。小军上升过程中或下降过程中加速度方向均向下，加速度等于重力加速度，故处于完全失重状态，选项a正确，b错误。起跳过程中，加速度向上，平均支持力大于重力，处于超重状态，故c、d错误。2.让钢球从某一高度竖直落下进入液体中，图中表示的是闪光照相机拍摄的钢球在液体中的不同位置。则下列说法正确的是()a.钢球进入液体中先做加速运动，后做减速运动b.钢球进入液体中先做减速运动，后做加速运动c.钢球在液体中所受的阻力先大于重力，后等于重力d.钢球在液体中所受的阻力先小于重力，后等于重力【解题指南】解答本题应把握以下两点：(1)根据图示分析物体的运动情况。(2)由运动情况判断物体是超重还是失重。【解析】选c。从题图可以看出钢球在相同时间间隔内通过的位移先是越来越小，之后是相等。说明其运动是先减速后匀速，进而推知阻力先是大于重力，后来等于重力。3.(2015日照高一检测)2014年2月15日凌晨，在索契冬奥会自由滑雪女子空中技巧比赛中，中国选手徐梦桃以83.50分夺得银牌。比赛场地可简化为如图所示的助滑区、弧形过渡区、着陆区、减速区等组成。若将运动员看作质点，且忽略空气阻力，下列说法正确的是()a.运动员在助滑区加速下滑时处于超重状态b.运动员在弧形过渡区运动过程中处于失重状态c.运动员在跳离弧形过渡区至着陆区之前的过程中处于完全失重状态d.运动员在减速区减速过程中处于失重状态【解析】选c。运动员在助滑区加速下滑时，加速度有向下的分量，处于失重状态，故a错误；运动员在弧形过渡区做圆周运动，加速度有向上的分量，处于超重状态，故b错误；运动员在跳离弧形过渡区至着陆区之前的过程中，离开轨道，只受重力，处于完全失重状态，故c正确；运动员在减速区减速过程中，加速度有向上的分量，处于超重状态，故d错误。4.(2015杭州高一检测)如图是“神舟十号”飞船返回舱成功返回地面时的情景。返回舱返回时，先靠降落伞减速，竖直落地前还靠反冲火箭使其速度进一步降低。假设返回舱速度是8m/s，反冲火箭工作0.3s后，速度降为2m/s，在这个过程中，返回舱中的航天员()a.处于超重状态，对座椅的平均压力约是自身体重的3倍b.处于失重状态，对座椅的平均压力约是自身体重的c.处于超重状态，对座椅的平均压力约是自身体重的2倍d.处于失重状态，对座椅的平均压力约是自身体重的【解析】选a。反冲火箭工作过程中，返回舱做竖直向下的减速运动，具有竖直向上的加速度，处于超重状态，设竖直向下为正，则0.3s内的速度变化量为v=-6m/s，由加速度定义式知，返回舱的加速度为a=-20m/s2，负号表示方向竖直向上。由牛顿第二定律知mg-n=ma，则n=3mg，航天员受到座椅的支持力是自身重力的3倍，根据牛顿第三定律可知，航天员对座椅的压力是其自身重力的3倍，选项a正确。【总结提升】正确判定超重和失重状态下与接触面间的作用(1)先根据物体的运动状态，确定竖直方向的加速度的大小和方向。(2)分析物体受力，实际重力不变。(3)利用牛顿运动定律列方程，求出物体对悬绳的拉力或对水平面的压力。(4)与重力比较，得出超重或失重的数值。二、非选择题(本题共2小题，共22分)5.(10分)(2015福州高一检测)一质量为m=40kg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06s内体重计示数f的变化如图所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少?(重力加速度g取10m/s2)【解析】由题图可知，在02s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=a1在25s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v1=a1t1在这段时间内电梯上升的高度h2=v1(t2-t1)在56s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=9m。答案：9m【总结提升】电梯内的超、失重问题的处理方法(1)系统处于超重、失重状态时，系统内物体所受重力没有任何变化，是物体对悬绳的拉力或对支撑面的压力发生了变化。(2)判断物体处于超重还是失重状态时，只看加速度，不看速度。加速度向上，物体超重；加速度向下(ag)，物体失重。(3)如果电梯是一个全封闭环境，电梯内的人只能根据台秤的读数判断电梯运行的加速度方向，不能判断速度方向。(4)电梯内人的举力是不变的，他能举起的物体质量的最大值不仅和举力有关，还和系统的加速度有关。6.(12分)一位同学的家住在一座25层的高楼内，他每天乘电梯上楼，随着所学物理知识的增多，有一天他突然想到，能否用所学物理知识较为准确地测出这座楼的高度呢?在以后的一段时间内他进行了多次实验测量，经过仔细观察和反复测量，他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示的规律，他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼的高度。他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高层。在整个过程中，他记录了台秤在不同时间段内的示数，记录的数据如表所示。但由于03.0s段的时间太短，他没有来得及将台秤的示数记录下来，假设在每个时间段内台秤的示数都是稳定的，重力加速度g取10m/s2。时间/s台秤示数/kg电梯启动前5.003.03.013.05.013.019.04.619.0以后5.0(1)电梯在03.0s时间段内台秤的示数应该是多少?(2)根据测量的数据计算该楼每一层的平均高度。【解析】(1)电梯启动前，台秤示数为5.0kg，则物体重力g=mg=50n，由于表中各段时间内台秤的示数恒定，所以在时间t1(03.0s)内，物体做匀加速运动，在时间t2(3.013.0s)内物体做匀速直线运动，在时间t3(13.019.0s)内物体做匀减速直线运动。19.0s末速度减为零。在13.019.0s内，物体所受的支持力n3=46n，根据牛顿第二定律mg-n3=ma3得在时间t3内物体的加速度a3=0.8m/s2，13.0s末物体的速度v2=a3t3=4.8m/s。而由于电梯在13.0s末的速度