高三物理一轮复习第3章第3讲超重与失重-瞬时问题习题

一、选择题(17题为单选题，8题为多选题)1为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那以下列说法中正确的是()A顾客始终受到三个力的作用B顾客始终处于超重状态C顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下答案C解析当电梯匀速运转时，顾客只受两个力的作用，即重力和支持力，故A、B都不对；由受力分析可知，加速时顾客对扶梯有水平向左的摩擦力，故此时顾客对扶梯作用力的方向指向左下方，而匀速时没有摩擦力，此时方向竖直向下，故选C。2.(2014陕西师大附中高三模拟)如图所示，一个重力G4N的物体放在倾角为30的光滑斜面上，斜面放在台秤上，当烧断细线后，物块正在下滑的过程中与稳定时比较，台秤示数(g10m/s2)()A减小2NB减小1NC增大2ND增大1N答案B解析物体的加速度agsin305m/s2，竖直向下的分加速度为ayasin302.5m/s2，台秤示数的减小量为Gmay0.42.5N1N，故B正确。3.(2014广东湛江一模)如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，下列叙述正确的是()A小球的速度先减小后增大B小球的加速度先减小后增大C小球的加速度先增大后减小D在该过程的位移中点处小球的速度最大答案B解析小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，当mgkx时，小球做加速度减小的加速运动；当mgkx时，小球的加速度等于零，速度达到最大；当mgkx时，小球做加速度增大的减速运动。故A、C错误，B正确。小球速度最大处时mgkx1，x1，x1为弹簧的形变量，若小球从弹簧处由静止释放，到达最低点，根据运动的对称性知加速度等于g，方向竖直向上，此时有kxmgmg，x，故此时速度最大处在该过程位移的中点处，若从某一高度下降，下降的更低，则x1不在该过程位移的中点处，故D错误。4如图所示，A为电磁铁、C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为m1，B为铁片，质量为m2，整个装置用轻绳悬挂于O点 ，当电磁铁通电，铁片被吸引加速上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为()AFm1gBm1gF(m1m2)g答案D解析对整体应用牛顿运动定律。取A、B、C为系统，B向上加速，整体处于超重状态，F(m1m2)g，选D。5.(2014广东汕头一模)如图，物块P和M叠放在一起，且质量mpv2B电梯在上升，v1v2C电梯在下降，v1v2答案B解析在04s内，Fmg，故物体处于超重状态，电梯具有向上的加速度，电梯一定加速上升，而且在t3s时电梯正在加速，而t8s时的电梯的速度与电梯在t4s时的速度相等，故有v1v2，所以只有B正确。7.(2014山东烟台一模)某物体由静止开始做直线运动，物体所受合力F随时间t变化的图象如图所示，在08s内，下列说法正确的是()A02s内物体做匀加速运动B. 68s内物体做加速度减小的加速运动C物体在第4s末离出发点最远，速率为最大D物体在第8s末速度和加速度都为零，且离出发点最远答案D解析02s内，合外力不断增大，加速度不断增大，不是匀变速运动，A错误；04s内物体做加速运动，4s末速度最大，48s内物体做减速运动，根据运动的对称性，8s末速度减为零，B错误；物体在第4s末速率为最大，第8s末离出发点最远，C错误，D正确。8游乐园中，乘客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉，下列描述正确的是()A当升降机加速上升时，游客是处在失重状态B当升降机减速下降时，游客是处在超重状态C当升降机减速上升时，游客是处在失重状态D当升降机加速下降时，游客是处在超重状态答案BC解析当物体的加速度方向向上时，处于超重状态，而加速度方向向下时，处于失重状态，由此判断选项B、C正确。二、非选择题9一个质量是50kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤，弹簧秤下面挂着一个质量为mA5kg的物体A，当升降机向上运动时，他看到弹簧秤的示数为40N。g取10m/s2，求此时人对地板的压力。答案400N方向竖直向下 解析以A为研究对象， 对A进行受力分析如图所示，选向下的方向为正方向，由牛顿第二定律可得mAgFTmAa，所以am/s22m/s2。再以人为研究对象，他受到向下的重力m人g和地板的支持力FN。仍选向下的方向为正方向，同样由牛顿第二定律可得m人gFNm人a。所以FNm人gm人a(5010502) N400N。由牛顿第三定律可知， 人对地板的压力为400N，方向竖直向下。10完整的撑秆跳高过程可以简化成如图所示的三个阶段，持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落。运动员从静止开始以加速度a1.25m/s2匀加速助跑，速度达到v9.0m/s时撑杆起跳，到达最高点时过杆的速度不计，过杆后做自由落体运动，重心下降h24.05m时身体接触软垫，从接触软垫到速度减为零的时间t0.90s。已知运动员的质量m65kg，重力加速度g取10m/s2，不计空气的阻力，求：(1)运动员起跳前的助跑距离；(2)假如运动员从接触软垫到速度减为零的过程中做匀减速运动，求软垫对她的作用力大小答案(1)32.4m(2)1 300N解析(1)设助跑距离为x，由运动学公式 v22ax解得：x32.4m(2)运动员过杆后做自由落体运动，设接触软垫时的速度为v，由运动学公式有：v22gh2设软垫对运动员的作用力为F，由牛顿第二定律得Fmgma由运动学公式a解得：F1 300N。11某举重运动员在地面上最多能举起160kg的杠铃。(1)若该运动员在升降机中能举起200kg的杠铃，求升降机加速度的大小和方向。(2)若升降机以(1)中等大的加速度减速下降，求该运动员在升降机中举起杠铃的最大质量(g取10m/s2)。答案(1)2m/s2方向竖直向下(2)133kg解析(1)举重运动员在地面和升降机中对杠铃的最大支持力是相同的，设最大支持力为FN，在地面上有FNm1g0，FNm1g16010N1.6103N在升降机中，运动员举起的杠铃质量比在地面大，说明杠铃处于失重状态，加速度方向竖直向下，故有m2gFNm2a，a(10)m/s22m/s2。(2)升降机减速下降，加速度方向竖直向上，杠铃处于超重状态，则FNm3gm3am3()kg133kg。12图甲是2012年我国运动员在伦敦奥运会蹦床比赛中的一个情景。设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，运动员的脚在接触蹦床过程中，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来。如图乙所示。取g10m/s2，根据Ft图象求：(1)运动员的质量；(2)运动员在运动过程中的最大加速度；(3)在不计空气阻力情况下，运动员重心离开蹦床上升的最大高度。答案(1)50kg(2)40m/s2(3)3.2m解析(1)由题图乙可知运动员所受重力为500N，设运动员质量为m，则m50kg(2)由图象可知蹦床对运动员的最大弹力为Fm2 500N，设运动员的最大加速度为am，则Fmmg