高中物理：《超重与失重》测试（2）（沪科版必修1）VIP

5 45 4 超重与失重超重与失重 同步练习同步练习 1 关于超重和失重 下列说法中正确的是 A 物体处于超重状态时 其重力增加了 B 物体处于失重状态时 其重力减小了 C 物体处于完全失重时 其重力为零 D 不论物体超重 失重 还是完全失重 物体所受的重力都是不变的 2 木箱内装一球 木箱的内宽恰与球的直径相等 如图 5 4 3 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 3 如图 5 4 4 所示 A 为电磁铁 C 为胶木秤盘 A 和 C 包括支架 的总质量为 M B 为铁块 质量为 m 整个装置用轻绳悬挂在 O 点 在电磁铁通电后 铁块被吸 引上升的过程中 轻绳上拉力 F 的大小为 A F mg B Mg F M m g 4 如图 5 4 5 所示 台秤上放有盛水的杯 杯底用细绳系一木质的小球 若细线突然断裂 则在小木球上浮到水面的过程中 台秤的示数将 A 变小 B 变大 C 不变 D 无法确定 5 如图 5 4 6 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 A 变长 B 不变 C 恢复原长 D 条件不足 无法判断 6 如图 5 4 7 所示 用力 F 提用细绳连在一起的 A B 两物体 以 4 9m s2的加速度匀加速 竖直上升 已知 A B 的质量分别为 1 kg 和 2 kg 绳子所能承受的最大拉力为 35 N 则 1 力 F 的大小是 N 2 为使绳不被拉断 加速上升的最大加速度是 m s2 7 升降机里静置一弹簧测力计 挂一质量 m 10 kg 的物体 当升降机以 a 2 0 m s2的加速 度竖直上升时 弹簧测力计的读数为 N 当升降机以 a 2 0 m s2的加速度减速 上升时 弹簧测力计的读数为 N g 取 10 m s2 8 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 如图 5 4 8 所示 则这时 人对升降机地板的压力为多大 g 取 10 m s2 9 如图 5 4 9 所示 升降机中的斜面上静止着一个质量为 m 的物体 斜面倾角为 当升 降机以加速度 a 匀加速上升时 物体仍未滑动 求斜面给物体的摩擦力和弹力的大小 10 质量是 60 kg 的人站在升降机中的测力计上 如图 5 4 10 所示 当测力计的读数为下列各值时 升降机做什么运动 g 取 10 m s2 1 600 N 2 660 N 3 480 N 4 0 N 11 2006 北京崇文一模 为了实现 神舟 六号飞船安全着陆 在飞船距地面约 1 m 时 即将着陆的瞬间 安装在返回舱底部的四台发动机同时点火工作 使返回舱的速度由 8 m s 降 至 2 m s 设返回舱质量为 3 5 102kg 减速时间为 0 2 s 设上述减速过程 为匀变速直线运动 试回答和计算下列问题 g 取 10m s2 1 在返回舱减速下降过程中 航天员处于超重还是失重状态 计算减速时间内 航天员承 受的载荷值 即航天员所受的支持力与自身重力的比值 2 计算在减速过程中 返回舱受到四台发动机推力的大小 参考答案参考答案 1 答案 D 解析 判断超重和失重的关键是物体的加速度的方向 当物体具有向上的加 速度时 它对支持物的压力 或对悬线的拉力 大于物体所受的重力 物体产生超重现象 当物体具有向下的加速度时 它对支持物的压力 或对悬线的拉力 小于物体所受的重力 物体产生失重现象 当向下的加速度等于重力加速度时 物体对支持物的压力 或对悬线 的拉力 等于零 物体产生完全失重的现象 不管是超重 失重还是完全失重 都不是物 体所受的重力发生了变化 所以 A B C 都不正确 只有 D 正确 点拨 在超重 失重和完全失重状态下 物体所受的重力都是不变的 2 答案 BC 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 点拨 快速准确地判断超重 失重类的问题 关键之处在于抓住运动的整个体系 球 和木箱 的加速度的大小和方向 其中加速度的方向是定性判断 加速度的大小是定量判 断 3 答案 D 解析 电磁铁通电后 铁块被吸引而加速上升 可以认为 A B C 组成的系统 重心加速上移 即整个系统处于超重状态 则轻绳拉力 F 应大于 M m g 4 答案 A 解析 本题若用隔离法进行受力分析 再通过对运动过程的分析 定量推 理 再比较判断 就太费时 费力 如果从整体思维出发 对系统看是失重的成分大还是超 超重的成分大 就比较简捷 起到了化繁为简的效果 将容器和木球看做整体 整体受竖 直向下的重力和台秤竖直向上的支持力 N 当细线被剪断后 其实际效果是 在本球向上 加速运动的同时 木球上方与该木球等体积的水球 将以同样大小的加速度向下加速流动 从而填补了木球占据的空间 由于 水 木 水球的质量大于木球的质量 因此木球和 水所组成的系统其质心有向下的加速度 整个系统将处于失重状态 故台秤的示数将变小 点拨 选择合适的方法可以起到化繁为简的效果 5 答案 C 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 6 答案 1 44 1 2 7 7 解析 1 以 A B 为整体有 F mA mB g mA mB a F mA mB g a 44 1 N 2 以 B 为研究对象 当绳的拉力最大为 Fmax 35 N 时 有最大加 速度 Fmax mBg mBa 2 max 7 7 m s B B Fm g a m 7 答案 120 80 解析 当物体加速上升时有 F mg ma F m g a 120 N 即弹簧测力 计读数为 120N 当物体减速上升时 mg F ma F m g a 80 N 即弹簧测力计读数为 80 N 8 答案 200 N 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 22 10040 m s6 m s 10 mgF a m 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 点拨 弹簧测力计是测量力大小的工具 其依据的基本原理是二力平衡 故当用弹簧测 力计测重时 必须满足的工作条件是 物体处于平衡状态 静止状态或匀速直线运动状态 否则弹簧测力计的示数仅表示物体对弹簧测力计拉力的大小 视重 并不等于物体重 力的大小 实重 同时 在解题时要注意运用牛顿第三定律转换研究对象 使解题方便 可行 9 答案 F m g a sin N m g a cos 解析 对物体进行受力分析 图 5 4 11 设支持力 N 和摩擦力 F 的合力 F合 则 N F合cos F F合sin 由牛顿第二定律有 F合 mg ma 得 F合 m g a 故有 N m g a cos F m g a sin 10 答案 1 升降机静止或做匀速运动 2 升降机以 1 m s2的加速上升或减速下降 3 升降机以 2m s2的加速度加速下降或减速上升 4 升降机以 10 m s2的加速度加 加速下降或减速上升 解析 对人受力分析如图 5 4 12 所示 人受测力计的支持力 N 和重力 mg 作用 而测力计的示数即为 N 的大小 取向上为正方向 根据牛顿第二定律 F合 ma 分别求解 1 N1 600 N mg 故 N1 mg 0 a 0 升降机静止或做匀速运动 2 N2 660N mg N2 mg ma a 1 m s2 此时人处于超重状态 升降机以 1m s2的加速度加 速上升或减速下降 3 N3 480 N mg N3 mg ma a 2 m s2 此时人处于失重状态 升降机以 2 m s2的加速度 加速下降或减速上升 4 N4 0 N N4 mg ma a g 此时人处于完全失重状态 升降