2023_2024学年新教材高中物理第四章运动和力的关系4.6超重和失重课时作业新人教版必修第一册

第四章  运动和力的关系

6  超重和失重

【基础巩固】

1.下列说法正确的是 (    )

A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态

B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态

C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态

D.游泳运动员仰卧在水面上静止不动时处于失重状态

答案:B

2.港珠澳大桥是世界上里程最长、寿命最长、钢结构最大、施工难度最大、沉管隧道最长、技术含量最高、科学专利最多的跨海大桥,大桥工程的技术及设备规模创造了多项世界纪录.建造大桥过程中最困难的莫过于沉管隧道的沉放和精确安装,每节沉管隧道的质量约 8万吨,相当于一艘中型航母的质量.若将沉管向下沉放过程看成减速运动,关于此过程,下列说法正确的是              (    )

A.沉管所受的合力为0

B.沉管所受合力不为0,且方向向下

C.沉管处于超重状态

D.沉管处于失重状态

答案:C

3.如图所示,将物体A放在容器B中,以某一速度把容器B竖直上抛,不计空气阻力,运动过程中容器B的底面始终保持水平,下列说法正确的是              (    )

A.在上升和下降过程中A对B的压力都一定为0

B.上升过程中A对B的压力大于物体A受到的重力

C.下降过程中A对B的压力大于物体A受到的重力

D.在上升和下降过程中A对B的压力都等于物体A受到的重力

答案:A

4.在升降电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,小敏站在体重计上,体重计示数为50 kg;电梯运行过程中,某段时间内小敏发现体重计示数为40 kg,重力加速度为g.在这段时间内              (    )

A.小敏所受的重力变小了

B.小敏对体重计的压力小于体重计对小敏的支持力

C.电梯一定在竖直向下运动

D.电梯的加速度大小为,方向一定竖直向下

答案:D

5.蹦极是一种极限体育项目,如图所示,运动员从高处跳下,弹性绳被拉伸前做自由落体运动,弹性绳被拉伸后在弹性绳的缓冲作用下,运动员下落一定高度后速度减为0.从运动员跳下至第一次下降到最低点的过程中,下列说法正确的是              (    )

A.弹性绳拉伸前运动员处于失重状态,弹性绳拉伸后运动员处于超重状态

B.弹性绳拉伸后运动员先处于失重状态,后处于超重状态

C.弹性绳拉伸后运动员先处于超重状态,后处于失重状态

D.运动员一直处于失重状态

答案:B

6.(多选)原来做匀速运动的升降机内,被伸长的弹簧拉住的物体A静止在地板上,如图所示,现发现A突然被弹簧拉向右方,由此可判断,此时升降机的运动可能是              (    )

A.加速上升               B.减速上升

C.加速下降               D.减速下降

解析:升降机匀速运动时,地板对物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡.现发现A突然被弹簧拉向右方,说明A所受最大静摩擦力减小,物体对升降机地板的压力也应减小,物体处于失重状态,故升降机应当有向下的加速度.分析可知选项B、C正确,选项A、D错误.

答案:BC

7.(多选)一位同学乘电梯从六楼下到一楼的过程中,其v-t图像如图所示.下列说法正确的是 (    )

A.前2 s内该同学处于失重状态

B.该同学前2 s内的加速度大小是最后1 s内的2倍

C.最后1 s内该同学对地板的压力大于地板对他的支持力

D.该同学在10 s内的平均速度大小是1.7 m/s

解析:从六楼下到一楼的过程中,前2 s内电梯做匀加速直线运动,加速度方向向下,该同学处于失重状态,故选项A正确;前2 s内该同学的加速度大小a1=

m/s2=1 m/s2,最后1 s内加速度的大小a2= m/s2=2 m/s2,该同学前2 s内的加速度是最后1 s内的一半,故选项B错误;从六楼下到一楼的过程中,该同学对地板的压力和地板对他的支持力是作用力与反作用力,总是大小相等,方向相反,故选项C错误;v-t图线与时间轴围成的面积大小表示位移,则10 s内的位移为x=×2 m=17 m,平均速度为== m/s=1.7 m/s,故选项D正确.

答案:AD

【拓展提高】

8.如图所示,盛水容器放在台秤的托盘上,固定在容器底部的细线拉着小木球,使其浸没在水中.若细线突然断裂,在小木球上浮到水面的过程中,台秤的示数将              (    )

A.变小                   B.变大

C.不变                   D.无法判断

解析:因为小木球的密度小于水的密度,当细线突然断裂时,木球会向上加速运动.与此同时,在木球的上方必然有一等体积的“水球”以同样大小的加速度向下运动.由于密度ρ水>ρ木,“水球”的质量必大于木球的质量,因此,木球与“水球”整体的“重心”具有竖直向下的加速度,系统整体将处于失重状态,故台秤的示数将变小,选项A正确.

答案:A

9.(多选)图甲是某同学站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图,a、d、f、g 时刻其重心P的位置对应如图.图乙是根据传感器采集的数据作出的F-t 图线,图中a~g 各点与图甲相对应(其中b、c、e时刻图甲未给出).根据图像可知              (    )

甲                     乙

A.该同学的重力为500 N

B.在a~b时间内,该同学在加速下降

C.e时刻该同学正在减速上升

D.该同学在d时刻的加速度等于在f时刻的加速度

解析:开始时该同学处于平衡状态,该同学对传感器的压力是500 N,根据力的平衡可知,该同学的重力是500 N,选项A正确;由图乙可知,a~b时间内该同学对传感器的压力减小且小于该同学的重力,即处于失重状态,所以该同学在加速下降,选项B正确;e时刻该同学对传感器的压力大于其重力,处于超重状态,不可能减速上升,选项C错误;在d时刻a1== m/s2=20 m/s2,在f时刻a2== m/s2=10 m/s2,可知该同学在d时刻的加速度大于f时刻的加速度,选项D错误.

答案:AB

10.(多选)某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象,他们在电梯内做实验,在电梯的地板上放置一个压力传感器,在传感器上放一个重为20 N的物块,如图甲所示.实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系图像,如图乙.根据图像分析得出的结论中正确的是 (　　)

甲                        乙

A.从时刻t1到t2,物块处于失重状态

B.从时刻t3到t4,物块处于失重状态

C.电梯可能开始停在低楼层,先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在高楼层

D.电梯可能开始停在高楼层,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在低楼层

解析:从F-t图像可以看出,0~t1,F=mg,电梯可能处于静止状态或匀速运动状态;t1~t2,F>mg,电梯具有向上的加速度,物块处于超重状态,可能加速向上运动或减速向下运动;t2~t3,F=mg,可能静止或匀速运动;t3~t4,F<mg,电梯具有向下的加速度,物块处于失重状态,可能做加速向下或减速向上运动.综上分析可知,B、C正确.

答案:BC

【挑战创新】

11.游乐场中有一项目如图所示,它可以快速升降,让游客体验超重和失重的刺激感觉.游客由静止快速上升到h0=14.4 m 的高度,所用的时间 t=2 s,此上升过程可视为匀加速直线运动,g取10 m/s2.

(1)加速上升时游客处于　　　　状态,加速下落时游客处于　　　　状态.(均选填“超重”或“失重”) 

(2)求游客在此上升过程中加速度a的大小.

(3)若上升到h1=10 m高度时,某游客的鞋子不慎脱落,设该鞋子所受空气阻力大小恒为其重力的,即F阻=mg,求鞋子落地时速度v的大小.

解析:(1)加速上升时,加速度向上,故游客处于超重状态;加速下落时,加速度

向下,故游客处于失重状态.

(2)根据h=at2可得

a== m/s2=7.2 m/s2.

(3)上升到h1=10 m高度时的速度

v1== m/s=12 m/s,

鞋子脱落后上升阶段mg+F阻=ma1,

解得a1=12 m/s2,

鞋子脱落后上升的高度h2== m=6 m;

鞋子下降阶段mg-F阻=ma2 ,

解得a2=8 m/s2,

则鞋子落地的速度

v== m/s=16 m/s.

答案:(1)超重　失重　(2)7.2 m/s2　 (3)16 m/s