高中物理 第5章 研究力和運動的關(guān)系 5_5 超重與失重學業(yè)分層測評 滬科版必修1

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5.5 超重與失重 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．下列說法正確的是(　　) 【導學號：69370264】 A．體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài) B．蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài) C．舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi)處于超重狀態(tài) D．游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài) 【解析】　從受力上看，失重物體所受合外力向下，超重物體所受合外力向上；從加速度上看，失重物體的加速度向下，而超重物體的加速度向上．A、C、D中的各運動員所受合外力為零，加速度為零，只有B中的運動員處于失重狀態(tài)． 【答案】　B 2．下面關(guān)于失重和超重的說法，正確的是(　　) A．物體處于失重狀態(tài)時，所受重力減小；處于超重狀態(tài)時，所受重力增大 B．在電梯上出現(xiàn)失重現(xiàn)象時，電梯必定處于下降過程 C．在電梯上出現(xiàn)超重現(xiàn)象時，電梯有可能處于下降過程 D．只要物體運動的加速度方向向上，物體必定處于失重狀態(tài) 【解析】　加速度方向向下，物體處于失重狀態(tài)，加速度方向向上，物體處于超重狀態(tài)，超重和失重并非物體的重力增大或減小，而是使懸繩(或支持面)的彈力增大或減小，故A、D均錯．電梯加速向上運動時，物體處于超重狀態(tài)，電梯減速下降時，物體也處于超重狀態(tài)，電梯減速上升時，物體處于失重狀態(tài)．故B錯誤，C正確． 【答案】　C 3．如圖5512所示，一個盛水的容器底部有一小孔．靜止時用手指堵住小孔不讓它漏水，假設(shè)容器在下述幾種運動過程中始終保持平動，且忽略空氣阻力，則(　　) 【導學號：69370265】 圖5512 A．容器自由下落時，小孔向下漏水 B．將容器豎直向上拋出，容器向上運動時，小孔向下漏水；容器向下運動時，小孔不向下漏水 C．將容器水平拋出，容器在運動中小孔向下漏水 D．將容器斜向上拋出，容器在運動中小孔不向下漏水 【解析】　在忽略空氣阻力的前提下，不論物體做何種拋體運動，其均處于完全失重狀態(tài)，水均不會從小孔流出． 【答案】　D 4．(多選)“神舟十號”繞地球運動時，里面所有物體都處于完全失重狀態(tài)，則在其中可以完成下列哪個實驗(　　) A．水銀溫度計測量溫度 B．做托里拆利實驗 C．驗證阿基米德原理 D．用兩個彈簧測力計驗證牛頓第三定律 【解析】　物體處于完全失重狀態(tài)，與重力有關(guān)的一切物理現(xiàn)象都消失了．托里拆利實驗用到了水銀的壓強，由于p＝ρgh與重力加速度g有關(guān)，故該實驗不能完成；阿基米德原理中的浮力F＝ρgV排也與重力加速度g有關(guān)，故該實驗也不能完成；水銀溫度計測溫度利用了液體的熱脹冷縮原理，彈簧測力計測拉力與重力無關(guān)．故能完成的實驗是A、D. 【答案】　AD 5．某電梯中用細繩靜止懸掛一重物，當電梯在豎直方向運動時，突然發(fā)現(xiàn)繩子斷了，由此判斷此時電梯的情況是 (　　) 【導學號：69370266】 A．電梯一定是加速上升 B．電梯可能是減速上升 C．電梯可能勻速向上運動 D．電梯的加速度方向一定向上 【解析】　由于繩子突然斷了，說明繩子拉力一定變大了，由此可知，電梯一定有方向向上的加速度，但電梯并不一定向上運動，故A錯誤，D正確；電梯減速上升加速度向下，B錯誤；電梯勻速上升，繩子不可能斷，C錯誤． 【答案】　D 6．一質(zhì)量為m的人站在電梯中，電梯加速上升，加速度大小為g，g為重力加速度．人對電梯底部的壓力大小為 (　　) A.mg　　 B．2mg C．mg D.mg 【解析】　電梯加速上升時，人處于超重狀態(tài)，則人所受電梯的支持力為N＝mg(g＋a)＝m＝mg.由牛頓第三定律可知，人對電梯底部的壓力大小為mg，故D正確． 【答案】　D 7．一個同學站在體重計上稱體重，當該同學靜止時體重計示數(shù)為600 N，現(xiàn)在該同學突然下蹲，則從開始下蹲到靜止全過程中體重計的示數(shù)(　　) A．一直大于600 N B．一直小于600 N C．先是大于600 N后小于600 N，最后等于600 N D．先是小于600 N后大于600 N，最后等于600 N 【解析】　該同學下蹲全過程中，他先是加速向下后又減速向下運動，最后靜止，故他先是處于失重狀態(tài)，體重計示數(shù)小于重力600 N，后又處于超重狀態(tài)，體重計示數(shù)大于600 N，最后處于平衡狀態(tài)，體重計示數(shù)為600 N，D正確． 【答案】　D 8．(多選)原來做勻速運動的升降機內(nèi)，有一被拉長的彈簧拉住的具有一定質(zhì)量的物體A靜止在地板上，如圖5513所示．現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A突然被彈簧拉向右方，由此可判斷，此時升降機的運動情況可能是 (　　) 【導學號：69370267】 圖5513 A．加速上升 B．減速上升 C．加速下降 D．減速下降 【解析】　升降機勻速運動時，物體靜止在地板上，說明物體受到的靜摩擦力與彈簧的拉力平衡，即彈簧的拉力不大于最大靜摩擦力，物體突然被拉動，說明拉力要大于最大靜摩擦力，物體被拉動前，彈簧彈力是不變的，所以最大靜摩擦力變小，其原因是物體與地板間的正壓力減小了，物體處于失重狀態(tài)，故應(yīng)有向下的加速度，B、C對，A、D錯． 【答案】　BC [能力提升] 9．(多選)如圖5514所示，斜面體M始終處于靜止狀態(tài)，當物體m沿斜面下滑時，下列說法正確的是 (　　) A．勻速下滑時，M對地面的壓力等于(M＋m)g B．加速下滑時，M對地面的壓力小于(M＋m)g C．勻減速下滑時，M對地面的壓力大于(M＋m)g D．M對地面的壓力始終等于(M＋m)g 圖5514 【解析】　物體加速下滑時整個系統(tǒng)有豎直向下的加速度分量而出現(xiàn)失重現(xiàn)象，故B正確．物體勻減速下滑時系統(tǒng)存在豎直向上的加速度分量，處于超重狀態(tài)，故C正確．勻速下滑時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，故A正確． 【答案】　ABC 10．如圖5515所示，臺秤上放置盛水的杯，杯底用細線系一木質(zhì)小球，若細線突然斷裂，則在小木球上浮到水面的過程中，臺秤的示數(shù)將 (　　) 圖5515 A．變小 B．變大 C．不變 D．無法判斷 【解析】　將容器和木球視為整體，整體受臺秤豎直向上的支持力和豎直向下的重力．當細線被剪斷后，其實際效果是：在木球向上加速運動的同時，木球上方與木球等體積的水球，將以同樣大小的加速度向下加速流動，從而填補了木球占據(jù)的空間，由于ρ水>ρ木，水球的質(zhì)量大于木球的質(zhì)量，故木球和水組成系統(tǒng)的重心有向下的加速度，整個系統(tǒng)將處于失重狀態(tài)，故臺秤的示數(shù)將變小，正確答案為A. 【答案】　A 11．質(zhì)量為60 kg的人站在升降機中的體重計上，當升降機做下列運動時，體重計的讀數(shù)是多少？(g取10 m/s2) 【導學號：69370268】 (1)升降機勻速上升，其速度v＝2 m/s； (2)升降機以2 m/s2的加速度勻加速上升； (3)升降機以2 m/s2的加速度勻加速下降； (4)升降機以2 m/s2的加速度勻減速下降． 【解析】　以升降機中的人為研究對象進行受力分析，如圖所示： (1)當升降機勻速上升時：N1－mg＝0，所以N1＝mg＝600 N，根據(jù)牛頓第三定律，人對體重計的壓力即讀數(shù)為600 N. (2)當升降機以2 m/s2的加速度勻加速上升時，a的方向豎直向上，由牛頓第二定律得：N2－mg＝ma，所以N2＝m(g＋a)＝60(10＋2)N＝720 N，根據(jù)牛頓第三定律，人對體重計的壓力即讀數(shù)為720 N(超重)． (3)當升降機以2 m/s2的加速度勻加速下降時，a的方向豎直向下，由牛頓第二定律得：mg－N3＝ma，所以N3＝m(g－a)＝60(10－2)N＝480 N，根據(jù)牛頓第三定律，人對體重計的壓力即讀數(shù)為480 N(失重)． (4)當升降機以2 m/s2的加速度勻減速下降時，a的方向豎直向上，由牛頓第二定律得：N4－mg＝ma，所以N4＝m(g＋a)＝720 N，根據(jù)牛頓第三定律，人對體重計的壓力即讀數(shù)為720 N(超重)． 【答案】　(1)600 N　(2)720 N　(3)480 N　(4)720 N 12．據(jù)報載，我國航天員張曉光的質(zhì)量為63 kg(裝備質(zhì)量不計)，假設(shè)飛船以加速度8.6 m/s2豎直加速上升，g取9.8 m/s2. (1)此時張曉光對座椅的壓力多大？ (2)張曉光訓練時承受的壓力可達到8g，這表示什么意思？ (3)當飛船返回地面，減速下降時，張曉光應(yīng)該有什么樣的感覺？ 【解析】　(1)對張曉光受力分析如圖所示． 由牛頓第二定律F＝ma，得N－mg＝ma，即N＝mg＋ma＝m(g＋a)＝63(9.8＋8.6) N＝1 159.2 N. 由牛頓第三定律知，張曉光對座椅的壓力和座椅對張曉光的支持力互為作用力與反作用力， 則N′＝N＝1 159.2 N. (2)表示張曉光可承受大小為自身重力8倍的壓力． (3)當飛船減速下降時，飛船的加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，張曉光應(yīng)有超重的感覺． 【答案】　(1)1 159.2 N　(2)見解析　(3)見解析