鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 超重与失重同步测试题

第5节 超重与失重

1.关于超重与失重,下列说法正确的是 (　　)

A.电梯在上升时,物体总是处于超重状态

B.电梯在下降时,物体总是处于失重状态

C.在超重现象中,物体的重力增大

D.在超重和失重现象中,物体的重力均不变

答案　D　超重和失重只和加速度的方向有关,而且在超失重的现象中重力不变。

2.女子十米台跳水比赛中,运动员从跳台斜向上跳起,一段时间后落入水中,如图所示。不计空气阻力,下列说法正确的是　              (　　)

A.她在空中上升过程中处于超重状态

B.她上升到最高点时的加速度大小为零

C.她即将入水时的速度为整个跳水过程中的最大速度

D.入水过程中,水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小

答案　D　女子在空中上升的过程中,只受到重力作用,此时加速度等于g,方向竖直向下,则处于完全失重状态,入水过程中,水对她的作用力与她对水的作用力大小相等。

3.我国发射的“神舟七号”宇宙飞船的返回舱在重返大气层时,速度可达几千米每秒,为保证返回舱安全着陆,在即将落地时要利用制动火箭使返回舱减速到某一安全值,在这段时间内              (　　)

A.飞船处于失重状态

B.飞船处于平衡状态

C.宇航员受到的重力变小

D.宇航员受到的重力小于返回舱对他的支持力

答案　D　即将落地时要利用制动火箭使返回舱减速到某一安全值,由此可知,此时的飞船具有向上的加速度,所以是处于超重状态,无论处于超重还是失重状态,宇航员的重力是不变的,只是对支持物的压力变了,宇航员具有向上的加速度,返回舱对他的支持力大于重力。

4.下列有关超重和失重的说法,正确的是 (　　)

A.物体处于超重状态,物体所受的重力变大

B.做竖直上抛运动的物体处于完全失重状态

C.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机一定处于上升过程

D.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机一定处于下降过程

答案　B　物体处于超重或失重状态时,只与加速度的方向有关,与运动方向无关,物体的重力并没变,只是对支持物的压力或悬挂物的拉力变了。

5.如图甲所示。为了测量运动员跃起的高度,训练时可在弹性网上安装压力传感器,利用传感器记录弹性网的压力,并在计算机上作出压力-时间图像(F-t图像),假如作出的图像如图乙所示。设运动员在空中运动时可视为质点,不计空气阻力,下列说法正确的是(g取10 m/s2)              (　　)

A.运动员在空中运动的时间为1 s

B.1.1~2.3 s中,当F最大时,运动员一定处于超重状态

C.运动员跃起的最大高度为3.0 m

D.运动员跃起的最大高度为7.2 m

答案　B　由图知运动员在空中运动的时间为t=4.3 s-2.3 s=2 s。1.1~2.3 s图像表示,在第1.1 s开始时接触弹性网,一段时间内弹力逐渐增加,一直到弹力与重力大小相等,此过程加速度方向向下,处于失重状态;然后弹力大于重力一直到弹力达到最大,此时加速度方向向上,处于超重状态;运动员触底后反弹,先超重后失重。运动员做竖直上抛运动,根据运动的对称性可知,跃起的最大高度为h=,代入数据解得h=5 m。

6.(多选)为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示。当此车减速上坡时,乘客              (　　)

A.处于失重状态

B.处于超重状态

C.受到向前的摩擦力作用

D.所受力的合力沿斜面向下

答案　AD　当此车减速上坡时,整体的加速度沿斜面向下,乘客具有向下的加速度,所以处于失重状态,A正确,B错误;对乘客进行受力分析,乘客受重力、支持力,由于乘客加速度沿斜面向下,而静摩擦力必沿水平方向,所以受到向后的摩擦力作用,C错误;由于乘客加速度沿斜面向下,根据牛顿第二定律可知,乘客所受力的合力沿斜面向下,D正确。

7.如图所示,竖直矿井中的升降机可实现地下深处和地面之间的人员快速运送。某一竖直矿井的深度约为120 m,升降机运行的最大速度为10 m/s。某次升降机从矿井底部向地面运送工作人员,先匀加速运动到最大速度,再匀速运动,最后匀减速运动到达地面。有人恰好站在吊舱内的一台秤上,在升降机上升的过程中发现台秤的读数依次为72 kg、60 kg、48 kg,最终升降机到达地面速度恰好为零。已知升降机吊舱和舱内人员的总质量为2 t,重力加速度g=10 m/s2,求:

(1)升降机加速运动时的加速度大小;

(2)减速运动时缆绳对吊舱的拉力大小;

(3)运送过程的总时间。

答案　(1)2 m/s2　(2)1.6×104 N　(3)17 s

解析　(1)设升降机加速运动时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得FN-mg=ma1

其中FN=720 N,m=60 kg,代入数据解得a1=2 m/s2

(2)升降机减速运动阶段,设加速度大小为a2,对人有mg-FN'=ma2

其中FN'=480 N

代入数据解得a2=2 m/s2

对舱内人员和吊舱整体有Mg-F=Ma2

代入数据解得F=1.6×104 N

(3)升降机匀加速阶段,根据公式v=v0+at,得匀加速阶段的时间为t1== s=5 s

匀加速阶段的位移大小为

h1=a1=×2×52 m=25 m

升降机匀减速阶段,根据逆向思维法,由公式v=v0+at,得匀减速阶段的时间为t2== s=5 s

匀减速阶段的位移大小为

h2=a2=×2×52 m=25 m

匀速阶段的位移大小为

h3=h-h1-h2=70 m

匀速阶段的时间为t3==7 s

所以运动总时间为t=t1+t2+t3=17 s

思路导引　本题是一道实际情境的分析题,要学会首先根据问题情境转化为物理问题——超失重现象,分析相关物理条件——示数与加速度的关系,列出相关的方程,再进行求解。

解题感悟　以具体的生活情境为命题背景,让学生在了解工人工作环境中体会物理信息的提取和筛选,知道物理是服务生活的自然科学。