高中物理课时检测25超重和失重含解析新人教版必修1

这是一份高中物理课时检测25超重和失重含解析新人教版必修1，共7页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

(25分钟 60分)
一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)
1.关于超重与失重的说法中,正确的是( )
A.超重就是物体的重力增加了
B.失重就是物体的重力减少了
C.完全失重就是物体不受重力
D.完全失重的物体的加速度等于重力加速度
【解析】选D。超重是物体对接触面的压力大于物体的真实重力,物体的重力并没有增加,A错误;失重是物体对接触面的压力小于物体的真实重力,物体的重力并没有减小,B错误;完全失重是说物体对接触面的压力为零的时候,由重力产生加速度,故物体的加速度等于重力加速度,此时物体的重力也不变,C错误,D正确。
2.在竖直方向运动的电梯内,有一个质量为m的物体,它对电梯地板压力为N,则
( )
A.当电梯匀速下降时NB.当电梯减速下降时N=mg
C.当电梯加速下降时N>mg
D.当电梯减速上升时N【解析】选D。当电梯匀速下降时,电梯对物体的支持力等于物体的重力,所以物体对电梯的压力N=mg,A项错误。当电梯减速下降时,具有向上的加速度,物体超重,N>mg,B项错误。当电梯加速下降时,具有向下的加速度,物体失重,N3.某人在地面上用电子秤称得其体重为490 N。他将电子秤移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内电子秤的示数如图所示,则电梯运行的v-t图像可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )
【解析】选A。从题图可以看出,t0～t1时间内,该人的视重小于其重力,t1～t2时间内,视重正好等于其重力,而在t2～t3时间内,视重大于其重力,可知,t0～t1时间内,该人具有向下的加速度,t1～t2时间内,该人处于平衡状态,而在t2～t3时间内,该人具有向上的加速度,所以,根据题中所设的正方向,可能的图像为A。
4.一个人在以加速度a=2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起质量为75 kg的物体,那么( )
A.该人在地面上最多可以举起质量为50 kg的物体
B.该人在地面上最多可以举起质量为90 kg的物体
C.若该人在升降机中最多可以举起质量为50 kg的物体,则升降机一定是以
2 m/s2的加速度匀加速上升
D.若该人在升降机中最多可以举起质量为50 kg的物体,则升降机可能是以
2 m/s2的加速度匀减速下降
【解析】选D。设人的举力为F,则m1g-F=m1a,解得:F=600 N,即站在地面上最多可举起重物的质量为m2==60 kg,故A、B错误;若该人在升降机中最多可以举起质量为50 kg的物体,根据牛顿第二定律得,F-m3g=m3a′,解得:a′=
= m/s2=2 m/s2,加速度方向向上,C项错误,D项正确。
5.放在电梯地板上的一个木箱,被一根处于伸长状态的弹簧拉着而处于静止状态,如图所示,后发现木箱突然被弹簧拉动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,据此可判断出电梯的运动情况是( )
A.匀速上升 B.加速上升
C.减速上升D.减速下降
【解析】选C。木箱静止时的受力情况如图所示,
则支持力N=mg,静摩擦力f=F。若木箱突然被弹簧拉动,说明最大静摩擦力减小,则压力减小,即木箱所受支持力N减小,所以竖直方向mg>N,物体处于失重状态,则电梯可能加速下降,也可能减速上升,C正确。
6.如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验,风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”。此过程中( )
A.人被向上“托起”时处于失重状态
B.人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小
C.人对气流的作用力大小等于气流对人的作用力大小
D.人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力
【解析】选C。人被向上“托起”时处于“超重”状态,A项错误;气流对人的作用力大于重力,B项、D项错误;人与气流的相互作用力大小相等,C项正确。
二、非选择题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
7.(14分)在电梯中,把一重物置于水平台秤上,台秤与压力传感器相连,电梯由静止开始竖直上升的过程中,传感器所受的压力与时间的关系(F-t)图像如图所示,取g=10 m/s2,由图像可知:
(1)电梯减速上升过程经历的时间是________s;
(2)重物的质量是________kg;
(3)电梯的最大加速度是________m/s2。
【解析】(1)由F-t图像可知,t=0时刻,F=30 N,即重物的重力为30 N,电梯先加速再匀速后减速运动,减速上升阶段F小于重力,因此10～14 s为减速过程,减速时间为4 s。
(2)由G=mg=30 N,得m==3 kg。
(3)加速过程中,当F最大时,加速度最大,其最大值为a1== m/s2=
m/s2;电梯减速过程中,当F最小时,加速度最大,其最大值a2==
m/s2=5 m/s2,故电梯运动过程中的最大加速度为5 m/s2。
答案:(1)4 (2)3 (3)5
8.(16分)一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面75 m的高处,然后让座舱自由落下。落到离地面30 m高时,制动系统开始启动,座舱均匀减速,到地面时刚好停下。若座舱中某人用手托着m=5 kg的铅球,g取10 m/s2,试求:
(1)从开始下落到最后着地经历的总时间。
(2)当座舱落到离地面35 m的位置时,手对球的支持力是多大?
(3)当座舱落到离地面15 m的位置时,球对手的压力是多大?
【解析】(1)由题意可知,座舱先自由下落
h1=75 m-30 m=45 m
由h1=g得t1==3 s
下落45 m时的速度v1=gt1=30 m/s
减速过程中的平均速度v==15 m/s
减速时间t2==2 s,总时间t=t1+t2=5 s
(2)离地面35 m时,座舱自由下落,处于完全失重状态,所以手对球的支持力为零。
(3)由=2gh1=2ah2得,减速过程中加速度的大小
a=15 m/s2(或a==15 m/s2)
对铅球根据牛顿第二定律:N-mg=ma
解得:N=125 N
根据牛顿第三定律可知,球对手的压力大小为125 N。
答案:(1)5 s (2)0 (3)125 N
(15分钟 40分)
9.(6分)如图所示,一轻质弹簧上端固定在升降机的天花板上,下端挂一小球,在升降机匀速竖直下降过程中,小球相对于升降机静止,若升降机突然停止运动,设空气阻力可忽略不计,弹簧始终在弹性限度内,且小球不会与升降机的内壁接触,则小球在继续下降的过程中( )
A.小球的加速度逐渐减小,小球处于失重状态
B.小球的加速度逐渐增大,小球处于超重状态
C.小球的速度逐渐减小,小球处于失重状态
D.小球的速度逐渐增大,小球处于超重状态
【解析】选B。升降机突然停止,小球由于惯性继续向下运动,但是受到弹簧的拉力越来越大,拉力方向与其运动方向相反,故小球做减速运动,加速度方向向上,则小球处于超重状态;小球加速度增大,B项正确;A项、C项、D项错误。
10.(6分)(多选)如图所示,小球B放在真空薄壁容器A内,球B的直径恰好等于正方体A的边长,将它们以初速度v0竖直向上抛出,下列说法中正确的是
( )
A.若不计空气阻力,上升过程中,A对B有向上的支持力
B.若考虑空气阻力,上升过程中,A对B的压力向下
C.若考虑空气阻力,下落过程中,B对A的压力向上
D.若不计空气阻力,下落过程中,B对A没有压力
【解析】选B、D。上升过程中,不计空气阻力时,A、B的加速度都等于g;若考虑空气阻力,A的加速度大于g,B的运动状态与A一致,B除受重力外必受一向下的力,因A为真空容器,故此力为A对B向下的压力。下落过程中,不计空气阻力时,A、B的加速度等于g;若考虑空气阻力,A的加速度小于g,B的运动状态与A一致,B除受重力外必受一向上的力,因A为真空容器,所以此力为A对B向上的压力,由牛顿第三定律得,B对A的作用力向下,故B、D正确。
11.(6分)(多选)如图所示是某同学站在压力传感器上,做下蹲—起立的动作时记录的压力随时间变化的图线。由图线可知( )
A.该同学体重约为650 N
B.该同学做了两次下蹲—起立的动作
C.该同学做了一次下蹲—起立的动作,且下蹲后约2 s起立
D.下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态
【解析】选A、C。由题图可知该同学体重约为650 N,A项正确。人下蹲动作有失重和超重两个过程,先是加速下降,失重,到达一个最大速度后再减速下降,超重,故下蹲时应先失重再超重。起立时应先超重再失重,由对应图像可知,该同学做了一次下蹲—起立的动作,B项、D项错误。由图像看出两次超重的时间间隔约为2 s,这就是该同学蹲下后持续的时间,C项正确。
12.(22分)一质量为m=40 kg的小孩子站在电梯内的体重计上。电梯从t=0时刻由静止开始上升,在0到6 s内体重计示数F的变化如图所示。试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?(重力加速度g取10 m/s2)
【解析】由图可知,在t=0到t1=2 s的时间内,体重计的示数大于mg,故电梯应做向上的加速运动。设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F1,电梯及小孩的加速度为a1,由牛顿第二定律,得
F1-mg=ma1①
在这段时间内电梯上升的高度
h1=a1②
在t1到t2=5 s的时间内,体重计的示数等于mg,故电梯应做匀速上升运动,速度为t1时刻电梯的速度,即v1=a1t1③
在这段时间内电梯上升的高度
h2=v1(t2-t1)④
在t2到t3=6 s的时间内,体重计的示数小于mg,故电梯应做向上的减速运动。设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F2,电梯及小孩的加速度为a2,由牛顿第二定律,得mg-F2=ma2⑤
在这段时间内电梯上升的高度
h3=v1(t3-t2)-a2(t3-t2)2⑥
电梯上升的总高度h=h1+h2+h3⑦
由以上各式,解得h=9 m。
答案:9 m