2018-2019学年教科版必修1 超重与失重 第1课时 作业.docx

1、6.超重与失重基础巩固1 下面关于超重与失重的判断正确的是( )A.物体做变速运动时,必处于超重或失重状态B.物体向下运动,必处于失重状态C.做竖直上抛运动的物体,处于超重状态D.物体斜向上做匀减速运动, 处于失重状态解析 判断物体是否处于超重或失重状态,就看物体有没有竖直方向的加速度,若物体加速度向下,则处于失重状态,若加速度向上,则处于超重状态.A 、B 两项未指明加速度方向,无法判断;C、D 两项加速度方向均向下处于失重状态,故选项 D 正确.答案 D2 下列关于超重、失重现象的描述正确的是( )A.人随升降机以加速度 a 加速下降时 ,人处于超重状态B.列车在水平直轨道上加速行驶,车上

2、的人处于超重状态C.在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态,因为这时候宇航员不受重力了D.电梯正在减速下降,人在电梯中处于超重状态解析 A 项中人的加速度向下 ,处于失重状态,选项 A 错误;B 项中列车竖直方向加速度为零,不发生超重现象,选项 B 错误;C 项中宇航员处于完全失重状态,但仍受重力,选项 C 错误;D 项中人的加速度向上,处于超重状态,选项 D 正确.答案 D3(多选)在以加速度 a= g 匀加速上升的电梯里,有一质量为 m 的人,下列说法正确的是( )13A.人的重力为 mg23B.人的重力仍为 mgC.人对电梯的压力为 mg23D.人对电梯的压力为 mg43解析 超、失重时

3、人所受重力不变,故选项 A 错误,B 正确;对人由牛顿第二定律 N-mg=ma,故人所受的支持力 N= mg,人对电梯的压力大小也是 mg,故选项 C 错误,D 正确.43 43答案 BD4(多选)人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后,其中人和物体都处于完全失重状态.这种状态下,不能做的实验是( )A.液体的对流实验B.用弹簧测力计测力C.用托里拆利管测舱内的气压D.用天平测物体的质量解析 在太空舱内处于完全失重状态,所以任何物体将不再对它的支持面有压力和对悬挂它的物体有拉力.所以,弹簧测力计不能用来测物体重力,但是仍可以用来测力;天平不能测物体的质量;托里拆利管不能测气压 ;密度大

4、的物体将不能下沉,密度小的物体也不能上浮 ,所以对流实验也不能进行.选项 A、C、D 符合题意.答案 ACD5在电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为 50 kg,电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示,关于这段时间的描述,下列说法正确的是( )A.晓敏同学所受的重力变小了B.晓敏同学对体重计的压力小于体重计对她的支持力C.电梯一定在竖直向下运动D.电梯的加速度大小为 ,且加速度的方向一定竖直向下5答案 D6 在索契冬奥会自由滑雪女子空中技巧比赛中,中国选手徐梦桃以 83.50 分夺得银牌.比赛场地可简化为如图所示的助滑区、弧形过渡区、着陆

5、区、减速区等组成.若将运动员看作质点,且忽略空气阻力,下列说法正确的是( )A.运动员在助滑区加速下滑时处于超重状态B.运动员在弧形过渡区运动过程中处于失重状态C.运动员在跳离弧形过渡区至着陆区之前的过程中处于完全失重状态D.运动员在减速区减速过程中处于失重状态答案 C7 一把弹簧测力计最多能挂 5.4 kg 重的物体,在以 1 m/s2 的加速度下降的电梯里,它最多能挂上多重的物体?如果在电梯内弹簧测力计最多能挂上 4.0 kg 的物体,此刻电梯在做什么运动?加速度的大小为多大?(g 取 10 m/s2)解析 弹簧测力计的最大拉力 F=m0g=5.410 N=54 N.当 a1=1 m/s2

6、、方向向下时,m 1g-F=m1a,则 m1= kg=6 kg.若最多能挂 4.0 kg 的物体,说明物体处于超重状态,加速度方向向-=5410-1上,即电梯做向上加速运动或向下减速运动.由 F-m2g=m2a2 得a2= m/s2=3.5 m/s2.-22=54-4.0104.0答案 6 kg 向上加速运动或向下减速运动 3.5 m/s2能力提升1 关于超重和失重,下列说法正确的是( )A.超重就是物体所受的重力增加了B.失重就是物体所受的重力减少了C.完全失重就是物体一点重力都没有了D.不论超重、失重或完全失重 ,物体所受的重力是不变的解析 超重和失重现象中物体所受的重力并没有改变,变化的

7、是物体对支持物压力(或对悬挂物的拉力),选项 A、B、C 错误,D 正确.答案 D2如图所示,质量为 M 的框架放在水平地面上 ,一轻质弹簧上端固定在框架上,下端挂一个质量为 m 的小球,小球上下振动时 ,框架始终没有跳起,当框架对地面的压力为零的瞬间,小球加速度的大小为( )A.g B. C.0 D.(-) (+)解析 当框架对地面的压力为零的瞬间,说明弹簧处于压缩状态,且弹力 F=Mg,对小球:F 合=mg+F=ma 得 a= ,选项 D 正确.(+)答案 D3(多选)质量为 m 的人站在升降机里 ,如果升降机的加速度的绝对值为 a,升降机底板对人的支持力 N=mg+ma,则可能的情况是(

8、 )A.升降机以加速度 a 向下加速运动B.升降机以加速度 a 向上加速运动C.在向上运动中,以加速度 a 制动D.在向下运动中,以加速度 a 制动解析 升降机对人的支持力 N=mg+ma,即人处于超重状态,具有向上的加速度,而选项 A、C 中加速度均向下,即处于失重状态,只有选项 B、D 正确.答案 BD4 若货物随升降机运动的 v-t 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( )解析 根据题图可知,对于时间轴下面的图像,电梯先向下做匀加速运动,再匀速,后匀减速运动,则根据牛顿第二定律可知,货物随电梯先失重、再处于平衡状态,后超重,则支持力先小

9、于重力、再等于重力、后大于重力;对于时间轴上面的图像,电梯向上先做匀加速运动、再匀速、后匀减速运动时,同理可知支持力先大于重力、再等于重力、后小于重力,选项 B 正确.答案 B5 用力 F 提起用细绳连在一起的 A、B 两物体,并以 5.0 m/s2 的加速度匀加速竖直上升,如图所示.已知 A、B 的质量分别为 1 kg 和 2 kg,g 取 10 m/s2,绳子所能承受的最大拉力是 35 N,则:(1)力 F 的大小是多大?(2)为使绳不被拉断,作用在 A 物体上的拉力 F 的最大值是多大 ?解析 (1)对 A、B 整体,由牛顿第二定律得F-(mA+mB)g=(mA+mB)a解得 F=45

10、N.(2)当 A、 B 间的绳子的拉力恰为 35 N 时,加速度最大,F 最大对 B:T-mBg=mBamax对 A:Fmax-(mA+mB)g=(mA+mB)amax联立解得 Fmax=52.5 N.答案 (1)45 N (2)52.5 N6 如图所示,表演“顶竿” 杂技时 ,一人站在地上(称为“底人”),肩上竖直扛着一个质量为m=5 kg 的竹竿,一个质量为 M=40 kg 的演员(可视为质点)在竿顶端从静止开始先匀加速再匀减速下滑,滑到竿底端时速度正好为零.为了研究该杂技的力学性质,研究人员在竿底部和“底人”肩膀之间安装一个力传感器,演员从竿顶端下滑的整个过程中,竿对传感器竖直向下压力大

11、小随时间变化的关系如图乙所示.根据题中所给条件和图像中有关信息,重力加速度大小g 为 10 m/s2.求 :(1)演员在竿上匀加速下滑和匀减速下滑的过程中,竿受到的摩擦力大小 ;(2)竿的长度.解析 (1)设人与竿之间的摩擦力为 f.由图乙可知,01 s 内,人加速下滑,对竿有F1=mg+f1 得 f1=F1-mg=290 N-510 N=240 N1 s3 s 内,人减速下滑,对竿有F2=mg+f2 得 f2=F2-mg=480 N. (2)设人加速下滑的加速度大小为 a1,减速下滑的加速度大小为 a2.则 01 s 内,Mg-f 1=Ma1 x1= a1 1212v1=a1t1 1 s3

12、s 内f2-Mg=Ma2 =2a2x2 12x=x1+x2 联立以上各式得x=6 m, 即竿的长度为 6 m.答案 (1)240 N 480 N (2)6 m7 美国某大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘 NASA 的飞艇参加了“微重力学生飞行机会计划”,飞行员将飞艇开到 6 000 m 的高空后,让飞艇由静止下落,以模拟一种微重力的环境.下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的 .这样可以获得持续 25 s 之久的失重状态,125大学生们就可以进行微重力影响的实验.紧接着飞艇又做匀减速运动,若飞艇离地面的高度不得低于 500 m,g 取 10 m/s2,求:(1)飞艇在 25 s 内下落的高度

13、;(2)在飞艇后来的减速过程中,大学生对座位的压力是其重力的多少倍 ?解析 (1)设飞艇在 25 s 内下落的加速度为 a1,根据牛顿第二定律得 mg-F1=ma1,解得a1= =9.6 m/s2.飞艇在 25 s 内下落的高度为 x1= a1t2=3 000 m.-1 12(2)25 s 后飞艇做匀减速运动 ,开始减速时飞艇的速度为 v=a1t=240 m/s.减速运动过程中下落的最大高度为 h2=(6 000-3 000-500) m=2 500 m.减速运动过程中飞船的加速度大小 a2至少为 a2= =11.52 m/s2.设座位对大学生的支持力为 N,则 N-mg=ma2,N=m(g+a2)=2.152mg,222即大学生对座位的压力是其重力的 2.152 倍.答案 (1)3 000 m (2)2.152