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    4.6超重和失重(练习)-高中物理课件(人教版2019必修第一册)
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    4.6超重和失重(练习)-高中物理课件(人教版2019必修第一册)

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    4.6超重和失重  同步练习

    一、单选题

    1.(2022·广西·高二学业考试)小明家住26层,他放学后,乘坐电梯从1层直达26层。假设电梯刚启动时做加速直线运动,中间一段做匀速直线运动,最后一段时间做减速直线运动。在电梯从1层直达26层的过程中,下列说法中正确的是(  

    A.电梯刚启动时,小明处于失重状态

    B.电梯刚启动时,电梯地板对小明的支持力大于小明受到的重力

    C.电梯上升的过程中,小明一直处于超重状态

    D.小明的速度方向发生了变化

    【答案】B

    【详解】AB.电梯刚启动时,处于加速阶段,小明所受电梯地板支持力大于重力,处于超重状态,A错误,B正确;

    C.电梯上升过程中,在加速阶段,小明处于超重状态,在减速阶段,小明处于失重状态,C错误;

    D.电梯从1层直达26层的过程中,小明的速度方向始终为向上,D错误。

    故选B

    2.(2023·江苏·高二学业考试)体育课上李明进行原地纵跳摸高训练,如图甲所示,在快速下蹲后立即蹬伸的过程中,李明受到的地面支持力的变化如图乙所示,则下列说法正确的是(  

    A.李明在下蹲阶段处于超重状态

    B.李明在蹬伸阶段处于失重状态

    C.李明在下蹲阶段先处于超重状态,再处于失重状态

    D.李明在蹬伸阶段先处于超重状态,再处于失重状态

    【答案】D

    【详解】小明在下蹲阶段,重心先向下做加速运动,处于失重状态,后向下做减速运动,加速度向上,处于超重状态,所以下蹲阶段先失重后超重;蹬伸阶段,重心先向上做加速运动,加速度向上处于超重状态,后向上做减速运动,加速度向下,处于失重状态。所以蹬伸阶段先超重后失重,D正确,ABC错误。

    故选D

    3.(2022·广东佛山·高三阶段练习)C919是我国自行研制、拥有自主知识产权的大型喷气式民用飞机,图示是国产大飞机C919起飞离地后,斜向上加速直线运动的一个瞬间,关于此瞬间,以下说法正确的是(    

    A.飞机的加速度方向竖直向上

    B.乘客受到飞机座椅的力竖直向上

    C.乘客处于超重状态

    D.飞机处于失重状态

    【答案】C

    【详解】A.由题意可知,此瞬间飞机斜向上做加速直线运动,所以加速度方向斜向上,故A错误;

    B.根据牛顿第二定律可知,乘客受到飞机座椅的力与重力的合力方向与飞机的加速度方向相同,为斜向上,而重力竖直向下,所以乘客受到飞机座椅的力一定斜向上,故B错误;

    CD.乘客和飞机的加速度都具有竖直向上的分量,所以都处于超重状态,故C正确,D错误。

    故选C

    4.(2022·江苏连云港·高三期中)2022323日,在绕地球做匀速圆周运动的中国空间站内,航天员王亚平观察到北京冬奥会吉祥物冰墩墩被抛出后近似做匀速直线运动,不计空气阻力。则刚抛出后(  

    A冰墩墩不受外力 B冰墩墩的合外力为零

    C冰墩墩处于完全失重状态 D.该运动过程可以用来验证牛顿第一定律

    【答案】C

    【详解】ABC.在忽略空气阻力情况下,冰墩墩在运动过程中只受地球引力作用,合外力不为零,处于完全失重状态,故AB错误,C正确;

    D.牛顿第一定律成立的条件是物体不受外力或受到的合外力为0,而冰墩墩受到的合外力不为0,所以冰墩墩近似匀速前进不能验证牛顿第一定律,故D错误。

    故选C

    5.(2022·海南·高三期中)神舟十三号飞船采用快速返回技术。在距离地面处时,反推发动机点火,返回舱速度由减至软着陆,此阶段的运动可看作匀减速直线运动。则此阶段(  )

    A.宇航员处于失重状态 B.宇航员处于超重状态

    C.宇航员的加速度大小为  D.返回舱运动的时间为

    【答案】B

    【详解】AB.由题知,此阶段向下做匀减速运动,故加速度向上,则宇航员处于超重状态,故A错误,B正确;

    C.根据速度位移公式有C错误;

    D.根据速度时间公式有D错误。

    故选B

    6.(2022·安徽·高三阶段练习)如图所示,一人站在电梯内的一台磅秤上,当电梯沿竖直方向加速上升或加速下降时,将看到磅秤的示数会变大或变小,把这种现象叫超重失重。当电梯以大小为a的加速度加速上升时,可认为重力加速度大小由g变为,这时秤面的压力大小为;反之电梯以相同大小的加速度加速下降时,有。可将称为等效重力加速度。下列说法正确的是(  )

    A.当电梯处于超重状态时,电梯一定上升

    B.当电梯处于失重状态时,电梯一定下降

    C.当等效重力加速度等于0时,电梯处于完全失重状态

    D.当等效重力加速度等于g时,电梯处于完全失重状态

    【答案】C

    【详解】AB.当电梯处于超重状态,加速度向上,可能向上加速也可能向下减速,速度可能向上也可能向下,同理处于失重状态,加速度方向向下,但速度方向可能向上、也可能向下,故AB错误;

    CD.当,由可得,则人的合力为mg,加速度为重力加速度g,人和电梯处于完全失重状态;当时,由

    可得,人和电梯处于平衡状态,故C正确、D错误。故选C

    7.(2022·黑龙江·建三江分局第一中学高三开学考试)某同学站在电梯地板上,利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况,如图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化情况(向下为正方向)。根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的是(  )

    A0~5 s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态

    B5~10 s内,观光电梯一定静止,该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力

    C10~20 s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态

    D20~25 s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态

    【答案】A

    【详解】A.从图中看出,在0~5s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态,A正确;

    B.在5s~10s内,观光电梯向下匀速运动,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力,B错误;

    C.在10s~20s内,观光电梯在减速下降,加速度向上,该同学处于超重状态,C错误;

    D.在20s~25s内,观光电梯在加速上升,加速度向上,该同学处于超重状态,D错误。

    故选A

    8.(2022·山西大同·高三阶段练习)如图所示为某同学站在压力传感器上做下蹲起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线,纵坐标为压力,横坐标为时间。由图线可知,该同学的体重约为660N,除此以外,还可以得到的信息是(  )

    A1s时人下蹲的速度最大

    B.下蹲过程中人始终处于失重状态

    C0~4s内该同学做了1次下蹲起立的动作

    D1s时人处在下蹲的最低点

    【答案】C

    【详解】A1s时向下的加速度最大,速度不是最大,故A 错误;

    B.人在下蹲的过程中,先向下加速运动,此时人处于失重状态,然后减速下降,此时人处于超重状态,故B错误;

    C0~4s内该同学做了1次下蹲起立的动作,故C正确;

    D.在1s时人向下的加速度最大,但人不是处在下蹲的最低点,故D错误。

    故选C

    9.(2022·山东济南·高三期中)如图所示,物体Q放置在水平地面上,其上端连接竖直轻弹簧,将物体P从弹簧正上方某处由静止释放,在物体P接触弹簧到压缩弹簧到最短的过程中(弹簧始终在弹性限度内),下列说法正确的是(  )

    A.物体P先失重后超重

    B.物体P一直超重

    C.物体Q对地面的压力先增大后减小

    D.物体Q对地面的压力大于PQ两物体的总重力

    【答案】A

    【详解】AB.接触弹簧后,弹簧弹力小于重力,合力向下,加速度向下,则物体处于失重状态,随着弹簧弹力逐渐增大,弹力大于重力,合力向上,加速度向上,则物体处于超重状态,故A正确,B错误;

    CD.对Q受力分析可知

    根据牛顿第三定律可知

    因为弹簧弹力逐渐增大,所以对地面的压力一直增大,弹力先小于P的重力后大于P的重力,则物体Q对地面的压力先小于后大于PQ两物体的总重力,故CD错误。故选A

    10.(2023·浙江绍兴·一模)小明站在装有力传感器的台秤上,完成下蹲、起立动作。计算机采集到的力传感器示数随时间变化情况如图所示。下列判断正确的是(  )

    Aa点对应时刻,小明向下的速度最大

    Ba点对应时刻,小明向下的加速度最大

    Cb点对应时刻,小明处于超重状态

    D.图示时间内,小明完成了两次下蹲和两次起立

    【答案】A

    【详解】ABD.小明在下蹲过程经历先向下加速再向下减速,即先失重后超重;起立过程经历先向上加速再向上减速,即先失重后超重,所以由图示可知,小明先下蹲后起立,小明完成了1次下蹲和1次起立,且a点对应时刻

    小明的加速度为0,向下的速度达到最大,故A正确,BD错误;

    Cb点对应时刻,小明正在起立减速上升的过程,所以小明处于失重状态,故C错误。故选A

    11.(2022·湖南·湘潭一中高三期中)图甲是某人站在接有传感器的地板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图,图中的小黑点表示人的重心,图乙是地板所受压力随时间变化的图像,取重力加速度。根据图像分析可知(  )

    Abc的过程中,人先处于失重状态再处于超重状态

    B.人的重力可由b点读出,约为500N

    Cf点是人在双脚离开地板的过程中,上升最髙的点

    D.人在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度

    【答案】A

    【详解】AB.人的重力从a点读出约为900N,质量约为90kgbc的过程中,压力从400N增加到2000N,压力先小于重力后大于重力,所以人先处于失重状态再处于超重状态,A正确,B错误;

    C.从d点到e点压力等于零,表明在d点是人双脚离开地板的一瞬间,从d点到e点人在空中运动,e点到f点是人落回地板的一瞬间,C错误;

    D.人在b点对应时刻的加速度大小约为

    c点对应时刻的加速度大小约为

    人在b点对应时刻的加速度小于在c点对应时刻的加速度,D错误。故选A

    二、解答题

    12.(2022·全国·高一课时练习)某人在地面上最多能举起的物体,而在一个加速下降的电梯里最多能举起的物体。(g

    1)求电梯的加速度。

    2)若电梯以此加速度上升,此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少?

    【答案】(12.5m/s2;(248kg

    【详解】(1)人给重物的最大作用力F=mg=600N

    则在一个加速下降的电梯里对重物

    解得a=2.5m/s2

    2)若电梯以此加速度上升,则对重物

    解得m2=48kg

    13.(2021·辽宁·阜新市第二高级中学高一阶段练习)升降机地板上放一个弹簧式台秤,秤盘放一个质量为20kg的物体(g=10m/s2),当升降机

    1)当升降机匀速上升时,物体对台秤的压力大小是多少?

    2)当升降机以1m/s2的加速度竖直上升时,物体处于超重状态还是失重状态?物体所受的支持力大小是多少?

    3)当升降机以5m/s2的加速度减速上升时,物体处于超重状态还是失重状态?物体所受的支持力大小是多少?

    4)当升降机自由下落时,物体对台秤的压力为多少?

    【答案】(1200N;(2)超重,220N;(3)失重,100N;(40

    【详解】(1)当升降机匀速上升时,根据

    根据牛顿第三定律,物体对台秤的压力大小200N

    2)当升降机以1m/s2的加速度竖直上升时,加速度方向向上,物体处于超重状态,根据牛顿第二定律

    解得

    3)当升降机以5m/s2的加速度减速上升时,加速度方向向下,物体处于失重状态,根据牛顿第二定律

    解得

    4)当升降机自由下落时,加速度等于重力加速度,则物体处于完全失重状态,则物体对台秤的压力为0

    14.(2021·山东省莱西市第一中学高一阶段练习)美国国家航空航天局(NASA)有一项面向大学生的微重力学生飞行挑战计划,学生以团队形式提交自己设计的微重力实验方案,获胜的队伍会受邀到约翰逊航天中心,乘坐飞机到达高空,然后飞机由静止开始下落,以模拟微重力环境。下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍。这样,可以获得持续约之久的失重状态,大学生们便在这段时间内进行关于微重力影响的实验。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,重力加速度。试求:

    1)飞艇在内下落的高度。

    2)在飞艇后来的减速过程中,大学生对座位的压力是重力的多少倍。

    【答案】(13000m;(21.48

    【详解】(1)设飞艇在25s内下落的加速度为a1,设飞艇和大学生们的总质量为M,根据牛顿第二定律可得

    解得

    所以飞艇在25s内下落的高度为

    即飞艇在s内下落的高度为3000m

    225s后,飞艇将做减速运动,减速时飞机的速度

    减速运动下落的高度

    减速运动飞艇的加速度大小

    设大学生质量为m,由牛顿第二定律

    得飞艇对大学生的支持力为

    由牛顿第三定律得,大学生对座位的压力大小

    即大学生对座位的压力为重力的1.524倍。


     

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