新教材2024年高中物理课时分层作业17超重和失重新人教版必修第一册

课时分层作业(十七)超重和失重题组一对超重和失重的理解1．(多选)如图是消遣节目中设计的“导师战车”。当坐在战车中的导师按下按钮时，战车就由静止起先沿长10m的倾斜直轨道向下运动；某时刻起先减速，到达站在轨道末端的学员面前时，恰好静止，整个过程历时4s。将加速、减速过程分别视为匀变速直线运动，则()A．战车运动过程中导师先失重后超重B．战车运动过程中所受外力不变C．战车加速过程中的加速度肯定等于减速过程中的加速度D．战车运动过程中的最大速度为5m/sAD[“导师战车”沿斜面先加速后减速，战车上的导师先失重后超重，A正确；战车所受的合外力先沿斜面对下后沿斜面对上，外力不同，B错误；因不知加速和减速的时间关系，故不能推断两个过程中加速度的大小关系，C错误；设最大速度为vm，则整个过程的平均速度为eq\f(vm,2)，由eq\f(vm,2)t＝x可得vm＝5m/s，D正确。]2．如图所示，在台秤的托盘上放一个支架，支架上固定一电磁铁A，电磁铁A的正下方有一铁块B，电磁铁A不通电时，台秤的示数为G。某时刻接通电源，在铁块B被吸引起来的过程中，台秤的示数将()A．不变 B．变大C．变小 D．忽大忽小B[许多同学认为，当铁块B被吸起时脱离台秤，所以对台秤的压力消逝，台秤的示数减小，从而错选C。其实，铁块B被吸起的过程是铁块B加速上升的过程，处于超重状态，即整体处于超重状态，所以整体对托盘的压力大于整体的重力，故选项B正确。]3．某同学探讨超重和失重现象。将一矿泉水瓶底部钻一小孔后装满水，打开瓶盖，现将此矿泉水瓶竖直向上抛出，矿泉水瓶始终保持底部朝下，重力加速度大小为g，忽视空气阻力，则关于矿泉水瓶被抛出后，在空中运动的过程，下列说法正确的是()A．当矿泉水瓶向上运动时，底部有水漏出，向下运动时，底部没有水漏出B．当矿泉水瓶向上运动时，底部没有水漏出，向下运动时，底部有水漏出C．无论矿泉水瓶向上运动还是向下运动，底部都有水漏出D．无论矿泉水瓶向上运动还是向下运动，底部都没有水漏出D[抛出后在空中向上或向下或向其他方向运动的水瓶，只在重力的作用下运动，即处于失重状态，失重状态下的液体内部没有压力，所以水不会漏出来，故A、B、C错误，D正确。]题组二超重、失重的有关计算4．某人在地面上最多可举起50kg的物体，某时刻他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60kg的物体，据此推断此电梯加速度的大小和方向(g取10m/s2)()A．2m/s2，方向竖直向上B．eq\f(5,3)m/s2，方向竖直向上C．2m/s2，方向竖直向下D．eq\f(5,3)m/s2，方向竖直向下D[由题意知某时刻某人在竖直向上运动的电梯中最多举起了60kg的物体，可知物体处于失重状态，此人最大的举力为F＝mg＝50×10N＝500N，则由牛顿其次定律得，m′g－F＝m′a，解得a＝eq\f(m′g－F,m′)＝eq\f(60×10－500,60)m/s2＝eq\f(5,3)m/s2，方向竖直向下。]5．如图甲所示，质量m＝60kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他重心的速率随时间变更的图像如图乙所示。g取10m/s2，由图像可知()甲乙A．t＝0.5s时他的加速度为3m/s2B．t＝0.4s时他处于超重状态C．t＝1.1s时他受到单杠的作用力的大小是620ND．t＝1.5s时他处于超重状态B[依据v­t图像中图线的斜率表示加速度可知，t＝0.5s时他的加速度为0.3m/s2，选项A错误；t＝0.4s时他向上加速，加速度方向向上，他处于超重状态，选项B正确；t＝1.1s时他的加速度为0，他受到单杠的作用力的大小等于600N，选项C错误；t＝1.5s时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，选项D错误。]6．(多选)某人在地面上用体重计测得其体重为49kg。他将体重计移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内体重计的示数如图所示，电梯运行的v­t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)()ABCDAD[由题图可知，在t0～t1时间内，体重计的示数小于实际重量，则处于失重状态，此时具有向下的加速度；在t1～t2时间内，体重计的示数等于实际重量，则既不超重也不失重；在t2～t3时间内，体重计的示数大于实际重量，处于超重状态，具有向上的加速度。据此推断t0～t1阶段加速下降或减速上升，t1～t2阶段匀速运动或静止，t2～t3阶段减速下降或加速上升，故A、D正确。]题组三超重、失重的应用7．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，小敏站在体重计上，体重计示数为50kg。在电梯运行过程中，某一段时间内小敏发觉体重计示数如图所示，在这段时间内(g取10m/s2)，下列说法正确的是()A．小敏所受的重力变小了B．小敏对体重计的压力变大了C．电梯肯定竖直向下做加速运动D．电梯的加速度大小为2m/s2，方向肯定竖直向下D[由题图可知，在这段时间内，小敏对体重计的压力变小了，小敏处于失重状态，而她的重力没有变更，A、B错误；当小敏处于失重状态时，小敏的加速度方向向下，电梯可能向上减速，也可能向下加速，C错误；以竖直向下为正方向，由牛顿其次定律有mg－F＝ma，F＝40×10N＝400N，解得a＝2m/s2，方向竖直向下，D正确。]8．(多选)如图所示，小球A放在真空容器B内，小球的直径恰好等于正方体B的边长，将它们以初速度v0竖直上抛，A、B一起上升的过程中，下列说法正确的是()A．若不计空气阻力，A、B间肯定没有弹力B．若不计空气阻力，A、B间肯定有弹力C．若考虑空气阻力，A对B的上板肯定有压力D．若考虑空气阻力，A对B的下板肯定有压力AC[若不计空气阻力，整体做竖直上抛运动，处于完全失重状态，则A对B没有压力，B对A也没有支持力，故A正确，B错误；若考虑空气阻力，以整体为探讨对象，依据牛顿其次定律得：上升过程加速度大于g，再以球A为探讨对象，依据牛顿其次定律分析：A受到的合力大于重力，A除受到重力外，还应受到向下的压力，因此B对A的压力向下，即A对B的上板肯定有压力，C正确，D错误。]9．一质量为m的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从t＝0时刻由静止起先上升，在0到6s内体重计示数F的变更如图所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(重力加速度g＝10m/s2)[解析]在0～2s内，电梯做匀加速运动，加速度为：a1＝eq\f(F1－mg,m)＝2m/s2上上升度为：h1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)×2×4m＝4m2s末速度为：v＝a1t1＝4m/s在中间3s内，电梯加速度为0，做匀速运动，上上升度为：h2＝vt2＝4×3m＝12m最终1s内做匀减速运动，加速度为：a2＝eq\f(F3－mg,m)＝－4m/s2在第6s末恰好停止，上上升度为：h3＝eq\f(1,2)vt3＝eq\f(1,2)×4×1m＝2m故在这段时间内上上升度为：h＝h1＋h2＋h3＝4m＋12m＋2m＝18m。[答案]18m10．图甲中的塔吊是现代工地必不行少的建筑设备，图乙为150kg的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，g取10m/s2，下列推断正确的是()甲乙A．前10s的悬线的拉力恒为1500NB．46s末塔吊的材料离地面的距离为22mC．0～10s材料处于失重状态D．在30～36s钢索最简单发生断裂B[由图可知前10s内材料的加速度a＝0.1m/s2，由F－mg＝ma可解得悬线的拉力为1515N，选项A错误；由图像面积可得整个过程材料上升的高度是28m，下降的高度为6m,46s末塔吊的材料离地面的距离为22m，选项B正确；0～10s材料加速度向上，材料处于超重状态，F>mg，钢索最简单发生断裂，30～36s材料加速度向下，材料处于失重状态，F<mg，在30～36s钢索最不简单发生断裂，选项C、D错误。]11．如图所示，小车上有一个定滑轮，跨过定滑轮的绳一端系一小球，另一端系在弹簧测力计上，弹簧测力计下端固定在小车上。起先时小车处于静止状态，当小车沿水平方向运动时，小球恰能稳定在图中虚线位置，下列说法正确的是()A．小球处于超重状态，小车对地面的压力大于系统的总重力B．小球处于失重状态，小车对地面的压力小于系统的总重力C．弹簧测力计的示数大于小球的重力，但小球既不超重也不失重D．弹簧测力计的示数大于小球的重力，小车肯定向右匀加速运动C[小球稳定在题图中虚线位置，则小球和小车有相同的加速度，且加速度水平向右，故小球既不超重也不失重，小车既可以向右做匀加速运动，也可以向左做匀减速运动，故选项C正确。]12．若货物随升降机运动的v­t图像如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是图中的()ABCDB[依据v­t图像可知电梯的运动状况：加速下降→匀速下降→减速下降→加速上升→匀速上升→减速上升，依据牛顿其次定律F－mg＝ma可推断支持力F的变更状况：失重→等于重力→超重→超重→等于重力→失重，故选项B正确。]13．太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的自然试验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝。假如将来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动，飞船由6000m的高空静止下落，可以获得持续25s之久的失重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的试验，已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的