高中物理6 超重和失重同步训练题

6　超重和失重

课后篇巩固提升

合格考达标练

1.(多选)(2021山东聊城高一期末)下列关于超重、失重现象的描述中,正确的是(　　)

A.电梯正在减速上升,在电梯中的乘客处于失重状态

B.在空中做自由落体运动的物体,处于完全失重状态

C.磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时,车上乘客处于超重状态

D.站在地面上的人,由站立状态开始下蹲的瞬间,处于超重状态

解析电梯正在减速上升,加速度向下,则在电梯中的乘客处于失重状态,选项A正确;在空中做自由落体运动的物体,加速度为向下的g,处于完全失重状态,选项B正确;磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时,车上乘客竖直方向加速度为零,不处于超重状态,选项C错误;站在地面上的人由站立状态开始下蹲的瞬间,加速度向下,处于失重状态,选项D错误。

答案AB

2.无人机在下列过程中处于超重状态的是(　　)

A.匀速上升过程 B.减速上升过程

C.加速上升过程 D.加速下降过程

解析当无人机具有向上的加速度时,无人机处于超重状态,此时无人机的状态可以是加速上升或者减速下降。故选C。

答案C

3.(2021福建南平高一期末)有一个同学站在力学传感器上完成下蹲动作,力学传感器示数随时间变化如图所示。则(　　)

A.这位同学的重力约为700 N

B.这位同学的重力约为290 N

C.下蹲过程中合力方向先向下后向上

D.下蹲过程中合力方向先向上后向下

解析由图可知,该同学在稳定状态下时,力学传感器示数为500N,所以该同学重力为500N,A、B错误;该同学在下蹲过程中,先向下加速运动,后减速运动,加速度先向下,后向上,先处于失重状态,后处于超重状态,所以合力方向先向下后向上,C正确,D错误。

答案C

4.

如图所示,一木箱内装一铁球,木箱的内宽与内高恰好与铁球的直径相等,当木箱自由下落时,下列说法正确的是(　　)

A.不计空气阻力时,铁球对木箱下壁有压力

B.不计空气阻力时,铁球对木箱上壁有压力

C.有空气阻力时,铁球对木箱上壁有压力

D.有空气阻力时,铁球对木箱下壁有压力

解析若不计空气阻力,整体只受到重力作用,加速度为g,隔离铁球,可知铁球只受重力作用,对木箱上、下壁均无压力,A、B错误;若受到空气阻力,整体加速度将小于g,隔离铁球,分析受力可知,铁球要受到木箱向上的作用力,其加速度才会小于g,由此可知铁球受到下壁的支持力,C错误,D正确。

答案D

5.一质量为m=40 kg的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从0时刻由静止开始下降,在0~6 s内体重计示数F的变化如图所示。重力加速度g取10 m/s2。求这段时间内电梯下降的高度。

解析由题图可知,在第一段时间t1=1s内,电梯向下匀加速运动,

mg-F1=ma1

解得a1=2m/s2

电梯下降的高度h1=a1=1m

在第二段时间t2=3s内,电梯向下匀速运动,

速度为v=a1t1=2m/s

下降高度h2=vt2=6m

在第三段时间t3=2s内,电梯向下匀减速运动,

F2-mg=ma2

解得a2=1m/s2

下降高度h3=vt3-a2=2m

所以,在整个过程中,电梯下降的总高度为

h=h1+h2+h3=9m。

答案9 m

6.一个质量是50 kg的人站在升降机的地板上,升降机的顶端悬挂了一个弹簧测力计,弹簧测力计下面挂着一个质量为m=5 kg的物体A,当升降机向上运动时,他看到弹簧测力计的示数为40 N,g取10 m/s2,求此时人对地板的压力大小。

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mAg-FT=ma

所以a=m/s2=2m/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,同理由牛顿第二定律可得m人g-FN=m人a

所以FN=m人g-m人a=400N

由牛顿第三定律可知,人对地板的压力大小为400N。

答案400 N

等级考提升练

7.如图所示,“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c点是人所到达的最低点,b点是人静止悬吊时的平衡位置,空气阻力不计。则人从P点落下到最低点c点的过程中(　　)

A.人从a点开始做减速运动,一直处于失重状态

B.在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于超重状态

C.在bc段绳的拉力大于人的重力,人处于超重状态

D.在c点,人的速度为零,其加速度也为零

解析人从a点到c点过程,开始先做加速运动,再做减速运动,故选项A错误;在平衡位置b点上方重力大于拉力,加速度方向向下,人处于失重状态,故选项B错误;在b点下方拉力大于重力,人处于超重状态,故选项C正确;在c点速度为零,但加速度方向向上,故选项D错误。

答案C

8.(多选)(2021广东中山高一期末)某同学在地面上用体重计称得体重为490 N。他将体重计移至电梯内称其体重,t0~t3时间段内,体重计的示数如图所示,取向上运动的方向为正方向,则电梯运行的v-t图像可能是下图中的(　　)

解析由图像可知,人先超重,再平衡,最后失重,则电梯的加速度先向上,再为0,最后向下;若电梯向上运动的方向为正,则电梯可能先匀加速向上,再匀速向上,最后匀减速向上;或者电梯可能先匀减速向下,再匀速向下,最后匀加速向下;故A、C正确。

答案AC

9.放在电梯地板上的一个木箱,被一根处于伸长状态的水平弹簧拉着,处于静止状态(如图所示),某时刻发现木箱突然被弹簧拉动,据此可判断出电梯的运动情况可能是(　　)

A.匀速上升 

B.加速上升

C.减速上升 

D.减速下降

解析木箱突然被拉动,表明木箱所受摩擦力变小了,即木箱与地板之间的弹力变小了,重力大于弹力,木箱所受合力向下,处于失重状态,选项C正确。

答案C

10.某运动员在蹦床比赛时,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,如图所示。g取10 m/s2,根据F-t图像求:

(1)运动员的质量。

(2)运动员在运动过程中的最大加速度大小。

(3)在不计空气阻力情况下,运动员离开蹦床上升的最大高度。

解析(1)由题图可知,刚站上去的时候弹力等于重力,故运动员所受重力为500N,设运动员质量为m,

则m==50kg。

(2)由题图可知蹦床对运动员的最大弹力为Fm=2500N,设运动员的最大加速度为am,

则Fm-mg=mam

am=m/s2=40m/s2。

(3)由题图可知运动员离开蹦床后做竖直上抛运动,离开蹦床的时刻为9.4s,再下落到蹦床上的时刻为11s,它们的时间间隔均为1.6s。根据竖直上抛运动的对称性,可知其自由下落的时间为0.8s。

设运动员上升的最大高度为H,则

H=gt2=×10×0.82m=3.2m。

答案(1)50 kg　(2)40 m/s2　(3)3.2 m