高考物理总复习巩固练习 超重和失重（提高）

【巩固练习】一、选择题1、在升降机中挂一个弹簧秤，下吊一个小球，如图，当升降机静止时，弹簧伸长5cm当升降机运动时弹簧伸长3cm，若弹簧秤质量不计，则升降机的运动情况可能是（ ） A以6 的加速度加速下降 B以4 的加速度加速下降 C以6 的加速度加速上升D以4 的加速度加速上升2、（2015 黑龙江模拟）如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)，到回到出发点的过程中，下列说法正确的是: A上升过程A、B处于超重状态，下降过程A、B处于失重状态B上升和下降过程A、B两物体均为完全失重C上升过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力D下降过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力3、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”4、(2015 山东模拟) “快乐向前冲”节目，中有这样一种项目，选手需要借助悬挂在高处的绳飞跃到鸿沟对面的平台上，如果已知选手的质量为m，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向夹角为，绳的悬挂点O距平台的竖直高度为H，绳长为l，不考虑空气阻力和绳的质量，下列说法正确的是A选手摆到最低点时处于失重状态B选手摆到最低点时所受绳子的拉力为(32cos)mgC选手摆到最低点时所受绳子的拉力大小大于选手对绳子的拉力大小D选手摆到最低点的运动过程中，其运动可分解为水平方向的匀加速运动和竖直方向上的匀加速运动5、电梯顶上悬挂一根劲度系数是200N/m的弹簧，弹簧的原长为20cm。在弹簧下端挂一个质量为0.4kg的砝码。当电梯向上运动时，测出弹簧长度变为23cm。g=10m/s2。则电梯的运动是（ ）A.加速上升, =7.5 m/s2 B.加速上升, =5 m/s2C.减速上升, =2.5 m/s2 D.匀速上升, =0 6、原来做匀速运动的升降机内有一被伸长弹簧拉住的具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示，现在发现A突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此时升降机的运动可能是（ ）A.加速上升B.减速上升 C.加速下降 D.减速下降7、如图所示，底板光滑的小车上用两个量程为20N、完全相同的弹簧秤甲和乙系住一个质量为1kg的物块，在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧秤的示数均为10N。当小车作匀加速直线运动时，弹簧秤甲的示数变为8N，这时小车运动的加速度大小是（ ）A2m/s2B4m/s2C6m/s2 D8m/s2 甲乙 8、如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为T，现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是 （ ）A. 质量为2m的木块受到四个力的作用B. 当F逐渐增大到T时，轻绳刚好被拉断C. 当F逐渐增大到1.5T时，轻绳还不会被拉断D. 轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为9、如下图质量为M的粗糙斜面上有一质量为m的木块匀减速下滑，则地面受到的正压力应当是 ( ) A、等于(Mm)g B、大于(Mm)g C、小于(Mm)g D、无法确定二、填空题1、一质量为60kg的人，站在质量为30kg的底板上，用绳和滑轮连接如图。设滑轮、绳的质量及轴处的摩擦可以忽略不计，绳子不可伸长。欲使人和底板能以1m/s2的加速度上升，人对绳子的拉力为_N; 人对底板的压力为_ N。（取g = 10m/s2）2、在电梯上有一个质量为100kg的物体放在地板上，它对地板的压力随时间的变化曲线如图所示、电梯从静止开始运动，在头两秒内的加速度的大小为_，在4s末的速度为_，在7s内上升的高度为_(g=10ms2)。 3、如图所示，矩形盒内用两根细线固定一个质量为m =1.0kg的均匀小球，a线与水平方向成53角，b线水平。两根细线所能承受的最大拉力都是Fm=15N。当该系统沿竖直方向匀加速上升时，为保证细线不被拉断，加速度可取的最大值是_m/s2；当该系统沿水平方向向右匀加速运动时，为保证细线不被拉断，加速度可取的最大值是_m/s2。（取g=10m/s2）ab三、计算题1、某人在地面上最多能举起60kg的物体，在一个加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体。 求：（1）此电梯的加速度多大？（2）若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？2、（2015 河南模拟）实验小组为了测量一栋26层的写字楼每层的平均高度（层高）及电梯运行情况，让一位质量为m=60kg的同学站在放于电梯中体重计上，体重计内安装有压力传感器，电梯从一楼直达26楼，已知t=0至t=1s内，电梯静止不动，与传感器连接的计算机自动画出了体重计示数随时间变化的图线如图所示求：（1）电梯启动时的加速度大小：（2）电梯匀速上升的速度大小；（3）该大楼每层的平均层高。3、一种能获得强烈失重、超重感觉的巨型娱乐设施中，用电梯把乘有10多人的座舱送到大约二十几层楼高的高处，然后让座舱自由落下，落到一定位置时，制动系统开始启动，座舱匀减速运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时开始制动。若某人手托着质量为5 kg的铅球进行这个游戏，问：（1）当座舱落到离地高度40 m左右的位置时，托着铅球的手感觉如何？（2）当座舱落到离地高度15 m左右的位置时，手要用多大的力才能托住铅球？（g取10 m/s2）4、一位同学的家在一座25层的高楼内，他每天乘电梯上楼，经过多次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房的高度.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，记录的数据如下表所示.但由于03.0 s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10 m/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03.0 s时间段内台秤的示数应该是多少?（2）根据测量的数据，计算该座楼房每一层的平均高度.5、如图所示，物体A静止在台秤的秤盘B上，A的质量为10.5kg，B的质量1.5kg，弹簧质量不计，劲度系数k800N/m，现给A施加一个竖直向上的力F，使它向上做匀加速直线运动，已知力F在开始的t0.2s内是变力，此后是恒力，求F的最大值和最小值。 【答案与解析】一、选择题1、B 解析： 当升降机运动时，弹簧缩短了2厘米，说明失重，CD错。静止时 运动时 解得 B正确。2、【答案】B【解析】A、B以A、B整体为研究对象：在上升和下降过程中仅受重力，由牛顿第二定律知加速度为g，方向竖直向下故全过程A、B都处于失重状态；故A错误，B正确；C、D 再以A为研究对象：因加速度为g，方向竖直向下，由牛顿第二定律知A所受合力为A的重力，所以A仅受重力作用，即A和B之间没有作用力，故C、D错误；故选B 【思路点拨】把AB看成一个整体，不计空气阻力，整体做竖直上抛运动，加速度为g，方向向下然后把A作为研究对象，对其受力分析，就可以得出结论本题是整体法和隔离法的应用，整体跟部分的运动情况相同，可以通过计算整体的加速度来确定部分的加速度，再对部分进行受力分析，得出最终结论3、C 解析：下落过程中对箱子（包括箱内物体）而言 其中 由得 对箱内物体， 。由于，故，A错误。对开始瞬间， ， 因而，故B错误。随着v增大，从 可看出减小，结合，看出， 在增大，故C正确。若下落距离足够长，则有 箱子做匀速运动（ ），此时箱内物体处于平衡状态。物体对箱子底部压力为，故D错误。4、【答案】B【解析】A、失重时物体有向下的加速度，超重时物体有向上的加速度，选手摆到最低点时向心加速度竖直向上，因此处于超重状态，故A错误；B、摆动过程中机械能守恒，有： 设绳子拉力为T，在最低点有： 联立解得：T=(32cos)mg，故B正确； C、绳子对选手的拉力和选手对绳子的拉力属于作用力和反作用力，因此大小相等，方向相反，故C错误；D、选手摆到最低点的运动过程中，沿绳子方向有向心加速度，沿垂直绳子方向做加速度逐渐减小的加速运动，其运动不能分解为水平方向的匀加速运动和竖直方向上的匀加速运动，故D错误故选B【思路点拨】选手向下摆动过程中，机械能守恒，在最低点时绳子拉力和重力的合力提供向心力，选手在最低点松手后，做平抛运动，明确了整个过程的运动特点，依据所遵循的规律即可正确求解本题属于圆周运动与平抛运动的结合，对于这类问题注意列功能关系方程和向心力公式方程联合求解5、B解析：测出弹簧长度变长了，超重，加速度向上，CD错。弹力 解得加速度 =5 m/s2 B正确。6、BC 解析：本题考查超重、失重对静摩擦力大小的影响。升降机匀速运动时，物体静止在升降机的地板上，说明物体受到的静摩擦力与弹簧的拉力平衡，物体突然被弹簧拉向右方， 说明摩擦力减小，其原因只能是物体与地板间的正压力减小，物体处于失重状态，具有向下的加速度，即可能减速上升或加速下降。7、B解析： 匀速直线运动时，两弹簧秤的示数相等，匀加速直线运动时，弹簧秤甲的示数变为8N， 物体受力 解得 B正确。8、C 解析： 本题考察整体法和隔离法，牛顿第二定律，受力分析等知识点。三个木块的加速度相等，则可把三者当着一个整体，整体的加速度为，质量为m的木块和质量为2m的木块间的静摩擦力为。那么质量为2m的木块受到五个力的作用，A错。对m和2m的木块，由牛顿第二定律，轻绳上的拉力, 则当F增大到T时，轻绳的拉力为,轻声不会被拉断，B错。当F增大到2T时，轻绳刚好被拉断，C选项对。轻绳刚好被拉断时，加速度为,两木块间的静摩擦力为，D错。9、B解析：分析M、m运动状态，由m做匀减速下滑，知M，m整体有竖直向上的加速度分量，所以，M，m物体处于超重状态，整体对地面的压力大于(Mm)g，应选B。 说明：不少问题若直接用牛顿第二定律判断，分析过程很繁琐，而用超重和失重的知识分析，思路却很简捷，看来超重和失重作为一种定性或半定量分析问题方法，不容轻视。 尽管物体不在竖直方向上运动，只要其加速度在竖直方向上有分量，即ay0，则当ay方向竖直向上时，物体处于超重状态，当ay方向竖直向下时，物体处于失重状态。二、填空题1、247.5N，412.5N 解析：整体为研究对象， 可得T2为247.5N；以人为研究对象， 可得N=412.5N，由牛三，得压力大小为412.5N2、 解析：在头两秒内的加速度 2秒末的速度 2-5秒还是匀速运动， 4秒末的速度还是头2秒上升的高度 2-5秒上升的高度 5-7秒匀加速的加速度 停下所需时间 5-7秒上升的高度 在7s内上升的高度为 3、 解析：当该系统沿竖直方向匀加速上升时，线先达到最大拉力，线拉力的竖直分力为，在竖直方向应用牛顿第二定律 解得 当系统沿水平方向向右匀加速运动时，线先达到最大拉力，在水平方向应用牛顿第二定律 其中 解得 三、计算题1、（1） （2）48kg解析：（1）人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，说明人对物体最大的举力为600N，即, 人在加速下降的电梯里面最多能举起80kg的物体, （2）若电梯以此加速度上升，举起的质量 代入数据解得 。2、【答案】（1）2m/s2、（2）4m/s （3）3.2m【解析】(1)对于启动状态有:F1- mg=ma1解得a1=2m/s2(2)电梯加速上升时间t1=2s 电梯匀速运动的速度v1=a1t1=4m/s(3)从图中读得，电梯匀速上升的时间=18s，减速上升时间=2s， 所以总位移S=S1+S2+S3=80m 层高：h=80/25=3.2m 【思路点拨】电梯中的人经历三个运动过程，启动时的超重、正常匀速和制动时的失重，分析清楚启动时的受力和制动时的受力，运用牛顿第二定律列式求解此题要求能熟练运用牛顿第二定律和运动学公式解题，属于力与运动的关系综合题，属于中档题分析清楚人经历的三个过程中的用时和人上升25个楼层的高度，分别求出三个过程的位移，就可求得平均层高3、（1）铅球对手无压力 （2）135.7 N解析：（1）座舱在40 m处正自由下落，故铅球处于完全失重状态，对手无压力.（1） 座舱自由下落的末速度为减速运动的初速度，则有 （2） 故 （3） 对铅球由牛顿第二定律得 （4）4、5.8 kg 2.9 m解析：（1）由图象知，电梯先匀加速运动，再匀速运动，最后匀减速运动到停止，由表中数据可知，物体的质量为5.0 kg，电梯匀加速运动的时间为3.0 s，匀速运动的时间为10.0 s，匀减速运动的时间为6.0 s，此时台秤对物体的支持力为46 N，由牛顿第二定律可求得电梯匀减速运动的加速度为由于电梯匀加速运动的时间是它匀减速运动时间的一半，而速度变化量相同，故电梯匀加速运动的加速度是它匀减速运动加速度的2倍，即 由牛顿第二定律得 即电梯在03.0 s时间段内台秤的示数为5.8 kg。（2）电梯匀速运动的速度为：则电梯上升的总位移为 则每