超重与失重现象判断试卷

超重与失重现象判断试卷一、选择题（每题5分，共30分）关于超重和失重现象，下列说法正确的是（）A.物体处于超重状态时，所受重力增大；处于失重状态时，所受重力减小B.物体做自由落体运动时处于完全失重状态，此时重力消失C.物体处于超重或失重状态，取决于加速度的方向，与速度方向无关D.匀速上升的电梯中，物体处于超重状态；匀速下降的电梯中，物体处于失重状态某同学站在体重秤上做下蹲动作，在这个过程中，体重秤的示数变化情况是（）A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大如图所示，一物体放在电梯中的水平地板上，电梯在竖直方向做直线运动。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.电梯加速上升时，物体对地板的压力大于物体所受重力B.电梯减速上升时，物体对地板的压力大于物体所受重力C.电梯加速下降时，物体对地板的压力等于物体所受重力D.电梯减速下降时，物体对地板的压力小于物体所受重力关于完全失重现象，下列说法正确的是（）A.处于完全失重状态的物体，所受重力为零B.在完全失重状态下，天平仍能正常测量物体质量C.人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，卫星内物体处于完全失重状态D.电梯以加速度g加速下降时，电梯内的人处于失重状态但不是完全失重某同学将一重物挂在弹簧测力计下，然后让弹簧测力计和重物一起做竖直方向的运动。若弹簧测力计的示数始终大于重物的重力，则重物的运动情况可能是（）A.加速上升B.加速下降C.减速上升D.匀速下降下列实例中，物体处于超重状态的是（）A.荡秋千的人经过最低点时B.正在空中加速下落的跳伞运动员C.站在减速下降的电梯中的人D.绕地球做匀速圆周运动的空间站中的宇航员二、填空题（每空3分，共30分）物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象叫做______，产生这种现象的条件是物体具有______的加速度；物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象叫做______，产生这种现象的条件是物体具有______的加速度。当物体的加速度竖直向下且大小等于重力加速度g时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于______，这种现象叫做______。质量为50kg的人站在电梯中的水平地板上，当电梯以2m/s²的加速度加速上升时，人对地板的压力大小为______N；当电梯以1m/s²的加速度加速下降时，人对地板的压力大小为______N。（g取10m/s²）在完全失重状态下，平常由重力产生的物理现象会消失，例如：、（至少写出两个）。三、计算题（每题10分，共40分）质量为m的物体放在电梯中的水平地板上，电梯在竖直方向做匀变速直线运动，加速度大小为a，方向竖直向上。已知重力加速度为g，求物体对地板的压力大小。一个质量为60kg的人站在竖直上升的电梯中，电梯的速度-时间图像如图所示（竖直向上为正方向）。求在0-5s、5-10s、10-20s三个时间段内，人对电梯地板的压力大小。（g取10m/s²）如图所示，一根轻质弹簧的上端固定在天花板上，下端悬挂一个质量为2kg的物体，物体静止时弹簧的伸长量为5cm。若将整个装置放在以加速度2m/s²加速下降的电梯中，求此时弹簧的伸长量。（g取10m/s²，弹簧的形变在弹性限度内）一个质量为m的小球用细线悬挂在升降机的天花板上，当升降机以加速度a（a<g）竖直加速下降时，求细线对小球的拉力大小。若升降机突然以加速度g竖直向下做匀加速运动，细线的拉力又为多大？四、实验题（共20分）某实验小组利用如图所示的装置探究超重和失重现象。实验装置由铁架台、打点计时器、纸带、重物和细线组成。实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放重物，这样做的目的是______。（4分）若实验中得到的纸带如图所示，纸带上的点迹记录了重物的运动情况。已知打点计时器的打点周期为0.02s，相邻两点间的距离已在图中标出（单位：cm）。根据纸带数据，可判断重物在这段时间内的运动情况是______（填“加速上升”“减速上升”“加速下降”或“减速下降”），重物处于______（填“超重”或“失重”）状态。（8分）为了进一步探究超重和失重的条件，该小组同学改变实验条件，让重物先做自由落体运动，然后进入一个竖直放置的轻弹簧中，最终速度减为零。在重物从接触弹簧到速度减为零的过程中，重物的加速度方向是______（填“竖直向上”或“竖直向下”），重物的运动状态是______（填“超重”“失重”或“先失重后超重”）。（8分）五、综合应用题（共30分）（15分）如图所示，一质量为M的容器放在水平地面上，容器内装有一定质量的水，水中有一质量为m的木块，木块通过一根细线与容器底部相连，细线处于伸直状态。已知木块的密度小于水的密度，重力加速度为g。（1）求容器静止时，细线对木块的拉力大小；（2）若将容器放在以加速度a竖直加速上升的电梯中，求此时细线对木块的拉力大小。（15分）某宇航员在空间站中进行体能训练，空间站绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，地球质量为M，引力常量为G。（1）求空间站绕地球运动的线速度大小；（2）分析宇航员在空间站中处于什么状态，并说明理由；（3）若宇航员在空间站中用弹簧测力计测量一个质量为m的物体的重力，弹簧测力计的示数为多少？为什么？六、论述题（20分）日常生活中，有许多与超重和失重相关的现象，请结合具体实例，从加速度的角度分析这些现象产生的原因，并说明如何判断物体是处于超重状态还是失重状态。要求论述清晰，实例具体，字数不少于300字。参考答案及解析一、选择题C解析：超重和失重现象中，物体的重力并未变化，只是视重发生改变，A错误；完全失重时重力依然存在，B错误；超重和失重取决于加速度方向，与速度方向无关，C正确；匀速运动时既不超重也不失重，D错误。D解析：下蹲过程中，人先向下加速（失重，示数减小），后向下减速（超重，示数增大），所以体重秤示数先减小后增大，D正确。A解析：电梯加速上升时，加速度向上，物体处于超重状态，对地板压力大于重力，A正确；减速上升、加速下降时加速度向下，物体处于失重状态，压力小于重力，B、C错误；减速下降时加速度向上，物体处于超重状态，压力大于重力，D错误。C解析：完全失重时重力不变，A错误；天平利用重力工作，完全失重时无法测量质量，B错误；人造卫星绕地球运动时，万有引力提供向心力，卫星内物体处于完全失重状态，C正确；电梯以加速度g加速下降时，人处于完全失重状态，D错误。A解析：弹簧测力计示数大于重力，物体处于超重状态，加速度向上，可能是加速上升或减速下降，A正确。AC解析：荡秋千的人经过最低点时，加速度向上，处于超重状态，A正确；加速下落的跳伞运动员，加速度向下，处于失重状态，B错误；减速下降的电梯中，人加速度向上，处于超重状态，C正确；空间站中的宇航员处于完全失重状态，D错误。二、填空题超重，竖直向上，失重，竖直向下零，完全失重600，450解析：加速上升时，N=m(g+a)=50×(10+2)=600N；加速下降时，N=m(g-a)=50×(10-1)=450N。单摆停摆，浸在水中的物体不受浮力（或天平无法测量质量、水银气压计失效等）三、计算题解：对物体进行受力分析，物体受重力mg和地板的支持力N。根据牛顿第二定律：N-mg=ma，解得N=m(g+a)。由牛顿第三定律，物体对地板的压力大小为m(g+a)。解：由速度-时间图像可知：0-5s内，电梯加速上升，加速度a1=Δv/Δt=5/5=1m/s²，N1=m(g+a1)=60×(10+1)=660N；5-10s内，电梯匀速上升，加速度a2=0，N2=mg=60×10=600N；10-20s内，电梯减速上升，加速度a3=Δv/Δt=(0-5)/10=-0.5m/s²，N3=m(g+a3)=60×(10-0.5)=570N。解：物体静止时，kx1=mg，解得k=mg/x1=2×10/0.05=400N/m。电梯加速下降时，mg-kx2=ma，解得x2=m(g-a)/k=2×(10-2)/400=0.04m=4cm。解：升降机加速下降时，mg-T=ma，解得T=m(g-a)。当升降机以加速度g加速下降时，mg-T=mg，解得T=0。四、实验题使打点计时器在纸带上打下清晰的点迹，便于后续数据处理加速下降，失重解析：根据纸带数据，相邻两点间距离逐渐增大，说明重物做加速运动；又因为重物做自由落体运动时的加速度为g，若实际加速度接近g，则处于失重状态。竖直向上，先失重后超重解析：重物接触弹簧后，开始重力大于弹力，加速度向下（失重），后来弹力大于重力，加速度向上（超重）。五、综合应用题解：（1）容器静止时，木块受重力mg、浮力F浮和拉力T。根据平衡条件：F浮=mg+T，又F浮=ρ水gV排=ρ水gV木，且ρ木V木g=mg，解得T=ρ水gV木-mg=(ρ水/ρ木-1)mg。（2）电梯加速上升时，系统处于超重状态，等效重力加速度为g+a，此时浮力F浮'=ρ水(g+a)V木，重力和拉力的合力为m(g+a)，则F浮'=m(g+a)+T'，解得T'=(ρ水/ρ木-1)m(g+a)。解：（1）根据万有引力提供向心力：GMm/r²=mv²/r，解得v=√(GM/r)。（2）宇航员处于完全失重状态，因为宇航员随空间站绕地球做匀速圆周运动，万有引力全部提供向心力，加速度等于重力加速度。（3）弹簧测力计示数为零，因为空间站内物体处于完全失重状态，物体对弹簧测力计没有拉力。六、论述题（示例）日常生活中，电梯的运行过程是超重和失重现象的典型例子。当电梯刚启动上升时，加速度向上，乘客处于超重状态，会感觉脚底受到的压力增大；当电梯即将停止上升时，加速度向下，乘客处于失重状态，感觉脚底压力减小。从加速度角度看，只要物体具有向上的加速度（无论加速上升还是减速下降），就处于超重状态；具有向下的加速度（无论加速下降还是减速上升），就处于失重状态。再如，乘坐过山车经过最低点时，人体受到的支持力大于重力，处于超重状态，这是因为此时加速度向上，需要更大的向心力；而经过最高点时，若速度足够大，人体可能处于失重状态，感觉座椅对人体的支持力减小甚至消失。判断时，可