【同步导学】2012高中物理 5.5练习 沪科版必修1

用心 爱心 专心 1 20122012 新课标同步导学高一物理练习 新课标同步导学高一物理练习 5 55 5 沪科版必修 沪科版必修 1 1 本栏目内容 在学生用书中以活页形式分册装订 一 选择题 1 在太空站的完全失重环境中 下列仪器中不能使用的有 A 天平 B 弹簧测力计 C 水银温度计 D 水银气压计 解析 弹簧测力计在完全失重的物理环境中 虽然不能用来测量物体的重力 但测其他 的力 如拉力 还是可以用 水银温度计是利用热胀冷缩的原理制成的 因此也可以用 天平是利用力矩平衡原理 在完全失重的状态下 放在天平内的砝码和物体都不会对天平托 盘产生压力 即不论天平左右托盘中分别放质量为多少千克的物体和砝码 天平都能平衡 故失效 所以在完全失重的环境中 天平不能用 水银气压计是利用力的平衡原理 而此时水银的重力不产生压力 即不论气体压强为多少 都能使管中充满水银 故失效 也不能用 答案 AD 2 如右 图是我国 美男子 长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景 宇航员在火箭发射与飞船回 收的过程中均要经受超重与失重的考验 下列说法正确的是 A 火箭加速上升时 宇航员处于失重状态 B 飞船加速下落时 宇航员处于失重状态 C 飞船落地前减速 宇航员对座椅的压力大于其重力 D 火箭上升的加速度逐渐减小时 宇航员对座椅的压力小于其重力 解析 凡是加速度方向向上的即为超重 压力大于重力 ACD 项所述为超重状态 加速 度方向向下的为失重 压力小于重力 B 项所述为失重状态 答案 BC 3 在托 盘的盘内固定一个倾角为 30 的光滑斜面 现将一个重 4 N 的物体放在斜面上让其自由下滑 如右图所示 那么磅秤示数比不放物体时增加 A 2 N B 4 N C 3 N D 5 N 解析 当一个力不好求时 可根据牛顿第三定律 求它的反作用力 物体自由下滑时 a gsin 5 m s2 所以ay asin 2 5 m s2 所以mg N may 所以N 3 N 由牛 顿第三定律得 N N 3 N 答案 C 用心 爱心 专心 2 4 某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为 490 N 他将弹簧测力计移至电梯内称其体重 t0 至t3时间段内 弹簧测力计的示数如右图所示 电梯运行的v t图可能是 取电梯向上运动 的方向为正 解析 由G t图象知 t0 t1时间内 具有向下的加速度 t1 t2时间内匀速或静止 t2 t3时间内 具有向上的加速度 因此其运动情况可能是 t0 t3时间内Error 故 A D 正确 答案 AD 5 木箱内装一球 木箱的内宽恰与球的直径相等 如右图所示 当木箱以初速v0竖直上抛时 上升过程中 A 空气阻力不汁 则球对下壁b有压力 B 空气阻力不计 则球对上壁a无压力 C 有空气阻力 则球对上壁a有压力 D 有空气阻力 则球对下壁b有压力 解析 若不计空气阻力 抛出去物体的加速度a g 处于完全失重状态 球与箱壁间无 作用力 若有空气阻力 上升过程中 加速度a g 则球与上壁a有相互作用力 答案 BC 6 如下图所示 浸在水中的木球密度小于水的密度 且固定在轻弹簧的一端 弹簧的另一 端固定在容器底部 当整个系统自由下落时 弹簧将 用心 爱心 专心 3 A 变长 B 不变 C 恢复原长 D 条件不足 无法判断 解析 开始时由于浮力大于木球的重力 故弹簧伸长 当系统自由下落时 处于完全失 重状态 水对木球的浮力消失 故弹簧要恢复原状 C 正确 答案 C 7 一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮 绳的一端系一质量是m1 15 kg 的重物 重物静止于地面上 有一质量m2 10 kg 的猴子 从绳子另一端沿绳向上爬 如右图所 示 不计滑轮摩擦 取g 10 m s2 在重物不离开地面的条件下 猴子向上爬的最大加速度 为 A 25 m s2 B 5 m s2 C 10 m s2 D 15 m s2 解析 根据题意可知 轻绳中的最大拉力为F m1g 根据牛顿第二定律有 F m2g m2amax 解得猴子向上爬的最大加速度为 5 m s2 答案 B 二 非选择题 8 某人在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m2 50 kg 的物 体 则此升降机上升的加速度为多大 g 10 m s2 解析 设此人在地面上的最大 举力 是F 那么他在以不同的加速度运动的升降机中 最大 举力 仍为F 以物体为研究对象进行受力分析 物体的受力示意图如右图所示 且 物体运动的加速度和升降机相同 当升降机以加速度a1 2 m s2匀加速下降时 对物体有 m1g F m1a1 F m1 g a1 得F 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 F g 600 10 当升降机以a2匀加速上升时 对物体有 F m2g m2a2 a2 g m s2 2 m s2所以升降机匀速上升的加速度为 2 m s2 F m2 600 50 10 答案 60 kg 2 m s2 用心 爱心 专心 4 9 一个质量是 50 kg 的人 站在竖直向上运动着的升降机的地板上 他看到升降机顶板上悬吊 的弹簧测力计的示数是 40 N 而所挂重物的质量为 10 kg 如右图所示 则这时人对升降机 地板的压力为多大 g取 10 m s2 解析 以重物为研究对象 受重力mg 竖直向下 和弹簧测力计的拉力F 竖直向上 由 牛顿第三定律 拉力F的大小等于弹簧测力计的示数 40 N 而物体重力G mg 10 10 N 100 N 大于F 处于失重状态 因此可推知升降机的加速度a的方向向下 即升降机 减速上升 由牛顿第二定律F合 ma得 a m s2 6 m s2 mg F m 100 40 10 再以人为研究对象 人受到重力和升降机地板的支持力的作用 分别用Mg和N来表示 由 牛顿第二定律有 Mg N Ma 所以N Mg Ma 50 10 50 6 N 200 N 由牛顿第三定律可知 人对升降机地板的压力与升降机地板对人的支持力N等大 反向 故 N 方向向下 大小为N N 200 N 答案 200 N 10 如右图所示 一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重 一个可乘十多个人的环形座舱套 装在竖直柱子上 由升降机送上几十米的高处 然后让座舱自由落下 落到一定位置时 制 动系统启动 到地面时刚好停下 已知座舱开始下落时的高度为 76 m 当落到离地面 28 m 的位置时开始制动 座舱均匀减速 若座舱中某人手托着重 50 N 的铅球 当座舱落到离地 面 50 m 的位置时 手的感觉如何 当座舱落到地面 15 m 的位置时 手要用多大的力才能托 住铅球 解析 由题知座舱距地面 50 m 高时 升降机做自由落体运动 人手与手中的铅球均处 于完全失重状态 故球对手无作用力 人手无压力的感觉 又因座舱做匀减速运动时的加速度为 a m s2 16 8 m s2 方向竖直向上 设手对铅球的作用力为F 由牛 v2 2 s 2 9 8 48 2 28 顿第二定律得 F mg ma 故F mg ma 2 7mg 135 N 答案 人手没有压力的感觉 手托铅球的力F 135 N 用心 爱心 专心 5 11 在 2008 年北京残奥会开幕式上 运动员手拉绳索向上攀登 最终点燃了主火炬 体现了残 疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神 为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的 作用 可将过程简化 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮 一端挂一吊椅 另一端被坐 在吊椅上的运动员拉住 如图所示 设运动员的质量为 65 kg 吊椅的质量为 15 kg 不计 定滑轮与绳子间的摩擦 重力加速度取g 10 m s2 当运动员与吊椅一起以加速度a 1 m s2 上升时 试求 1 运动员竖直向下拉绳的力 2 运动员对吊椅的压力 解析 解法一 1 设运动员和吊椅的质量分别为M和m 绳拉运动员的力为F 以运动 员和吊椅整体为研究对象 受到重力的大小为 M m g 向上的拉力为 2F 根据牛顿第二定 律 2F M m g M m a F 440 N 根据牛顿第三定律 运动员拉绳的力大小为 440 N 方向竖直向下 2 以运动员为研究对象 运动员受到三个力的作用 重力大小Mg 绳的拉力F 吊椅对运 动员的支持力 N 根据牛顿第二定律 F N Mg Ma N 75 N 根据牛顿第三定律 运动员对吊椅压力大小为 275 N 方向竖直向下 解法二 设运动员和吊椅的质量分别为M和m 运动员竖直向下的拉力大小为F 对吊椅的 压力大小为N 根据牛顿第三定律 绳对运动员的拉力大小为F 吊椅对运动员的支持力大小为N 分别以运 动员和吊椅为研究对象 根据牛顿第二定律 F N Mg Ma F N mg ma 由 得F 440 N N 275 N 答案 1 440 N 2 275 N 12 如 图甲所示为学校操场上一质量不计的竖直滑竿 滑竿上端固定 下端悬空 为了研究学生沿 用心 爱心 专心 6 竿的下滑情况 在竿顶部装有一拉力传感器 可显示竿顶端所受拉力的大小 现有一学生 可视为质点 从上端由静止开始滑下 5 s 末滑到竿底时速度恰好为零 以学生开始下滑时 刻为计时起点 传感器显示的拉力随时间变化情况如图乙所示 g取 10 m s2 求 1 该学生下滑过程中的最大速率 2 滑竿的长 乙 解析 1 根据图象可知 0 1 s 内 人向下做匀加速运动 人对滑竿的作用力为 380 N 方向竖直向下 所以滑竿对人的作用力F1的大小为 380 N 方向竖直向上 以人为研究对象 根据牛顿第二定律有 mg F1 ma1 5 s 后静止 m G g 500 10 kg 50 kg 1 s 末人的速度为 v1 a1t1 根据图象可知 1 s 末到 5 s 末 人做匀减速运动 5 s 末速度为