高中物理人教版 (2019)必修 第一册6 超重和失重优秀课时训练

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\l "_Tc25501" 【题型1 对超重失重的理解】 PAGEREF _Tc25501 \h 1
\l "_Tc16471" 【题型2 对超重失重现象的解释】 PAGEREF _Tc16471 \h 3
【题型1 对超重失重的理解】
【例1】一人站在体重计上。当他静止时台秤指针指在45 kg刻度处。则在他快速下蹲至蹲下不动的整个过程中，台秤指针( )
A．一直指在大于45 kg刻度处
B．一直指在小于45 kg刻度处
C．先指在大于45 kg刻度处，后指在小于45 kg刻度处，最后指在等于45 kg刻度处
D．先指在小于45 kg刻度处，后指在大于45 kg刻度处，最后指在等于45 kg刻度处
【答案】D
【详解】人先是加速下降，有向下的加速度，此时人对体重计的压力小于重力，后是减速下降，有向上的加速度，此时人对体重计的压力大于重力，蹲下不动时人对体重计的压力等于重力，故显示的示数先变小后变大最后不变，则读出的重量先小于45 kg，后大于45 kg，最后等于45 kg；所以A、B、C错误，D正确。
【变式1-1】 (2024全国甲卷)学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为9.8 m/s2。
(1)电梯静止时测力计示数如图所示，读数为________N(结果保留1位小数)；
(2)电梯上行时，一段时间内测力计的示数为4.5 N，则此段时间内物体处于________(填“超重”或“失重”)状态，电梯加速度大小为________m/s2(结果保留1位小数)。
【答案】(1)5.0 (2)失重 1.0
【详解】(1)根据弹簧测力计的读数规则可知，其读数为5.0 N。
(2)根据(1)问结合力的平衡条件可知，mg＝5.0 N，电梯上行时，弹簧测力计示数为4.5 N＜mg，故物体处于失重状态，根据牛顿第二定律有mg－F＝ma，代入数据解得a≈1.0 m/s2。
【变式1-2】关于超重和失重的说法正确的是（ ）
A. 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
B. 在超重现象中，物体的重力是增大的
C. 处于完全失重状态的物体，其重力一定为零
D. 如果物体处于失重状态，它必然有竖直向下的加速度
【答案】D
【详解】。
【变式1-3】(多选)如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面下降到最低点为第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，则运动员( )
A．在第一过程中始终处于失重状态
B．在第二过程中始终处于超重状态
C．在第一过程中先处于失重状态，后处于超重状态
D．在第二过程中先处于超重状态，后处于失重状态
【答案】D
【详解】运动员刚接触床面时所受重力大于弹力，运动员向下做加速运动，处于失重状态；随着床面的形变的增大，弹力逐渐增大，弹力大于重力时，运动员做减速运动，处于超重状态，故A错误，C正确；运动员在上升过程中和下落过程中是对称的，上升过程中加速度方向先向上后向下，运动员先处于超重状态，后处于失重状态，故B错误，D正确。
【题型2 对超重失重现象的解释】
【例2】（多选）如图所示，小球 A 放在真空容器 B 内，小球的直径恰好等于正方体 B 的边长，将它们以初速度 v0 竖直上抛， A 、 B 一起上升的过程中，下列说法正确的是( )
A.若不计空气阻力， A 、 B 间一定没有弹力
B.若不计空气阻力， A 、 B 间一定有弹力
C.若考虑空气阻力， A 对 B 的上板一定有压力
D.若考虑空气阻力， A 对 B 的下板一定有压力
【答案】A
【详解】若不计空气阻力，则物体运动的加速度为 g ，物体处于完全失重状态，故 A 、 B 间一定没有弹力，选项A正确，B错误；若考虑空气阻力，则物体的加速度将大于 g ，根据牛顿第二定律，对球有 N+mg=ma ，则 N>0 ，即 B 的上板对 A 有向下的压力，则 A 对 B 的上板一定有压力，选项C正确，D错误
【变式2-1】在身体素质测试“原地纵跳摸高”科目中，某同学快速下蹲后立即蹬伸竖直起跳.在此过程中，测得该同学竖直方向加速度a随时间t的变化关系如图所示，已知竖直向上为正方向，则该同学（ ）
A. 从A到B的过程中，处于超重状态
B. 在B点时，速度为零
C. 在C点时，恰好离开地面
D. 从C到D的过程中，处于失重状态
【答案】D
【详解】A. 从A到B的过程中，同学有向下的加速度，处于失重状态，故A错误；B. a－t图像与坐标轴围成的面积表示速度变化量，同学在A点的速度为零，故同学在B点时，速度不为零，故B错误；C. 恰好离开地面时，地面对同学的作用力为零，不计空气阻力，则同学的加速度为重力加速度，故同学在D点时，恰好离开地面，故C错误；D. 从C到D的过程中，同学有向下的加速度，处于失重状态，故D正确.故选D.
【变式2-2】（多选）如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧测力计，测力计下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N。关于电梯的运动，以下说法正确的是(重力加速度g取10 m/s2)( )
A.电梯可能向上加速运动，加速度大小为2 m/s2
B.电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2
C.电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2
D.电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2
【答案】D
【详解】电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，知重物的重力等于10 N；在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N，对重物有F-mg=ma，解得a=2 m/s2，方向竖直向上，则电梯的加速度大小为2 m/s2，方向竖直向上，电梯可能向上做加速运动，也可能向下做减速运动，故A、D正确，B、C错误。
【变式2-3】如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔，静止时用手指堵住小孔不让它漏水。忽略空气阻力，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，则下列说法正确的是( )
A．容器自由下落时，小孔向下漏水
B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水
C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水
D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水
【答案】D
【详解】题中几种运动，对整体分析，都只受重力作用，运动加速度为g，方向竖直向下，容器中的水处于完全失重状态，对容器底部无压力，故在底部的小孔处水不会漏出。故D正确，A、B、C错误。