2021年高考物理一轮复习 9《超重与失重、瞬时问题》试题

2021年高考物理一轮复习 9《超重与失重、瞬时问题》试题
1.下列实例描述的过程属于超重现象的是( )
A.汽车驶过拱形桥顶端
B.荡秋千的小孩通过最低点
C.火箭点火后加速升空
D.跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动
2. “神舟九号”与“天宫一号”对接后进行科学实验,在环绕地球运转的“天宫一号”空间站内,适宜航天员进行体育锻炼的器材是( )
A.哑铃
B.弹簧拉力器
C.单杠
D.跑步机
3.质量为m的消防队员从一平台上竖直跳下，下落3 m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.6 m，假设在着地过程中地面对他双脚的平均作用力大小恒定，则消防队员（）
A.着地过程中处于失重状态
B.着地过程中地面对他双脚的平均作用力等于6mg
C.在空中运动的加速度大于触地后重心下降过程中的加速度
D.在空中运动的平均速度小于触地后重心下降过程中的平均速度
4.如图甲所示,某人正通过定滑轮将质量为m的货物提升到高处,滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a与绳子对货物竖直向上的拉力F T之间的函数关系如图乙所示.g表示当地的重力加速度大小,由图可以判断( )
A.图象与纵轴的交点M的值a M=g
B.图象与横轴的交点N的值F T N=mg
C.图象的斜率等于物体的质量m
D.图象的斜率等于物体质量的倒数
5.如图所示，A、B、C三球的质量均为m，轻质弹簧一端固定在斜面
顶端、另一端与A球相连，A、B间固定一个轻杆，B、C间由一轻质
细线连接.倾角为θ的光滑斜面固定在地面上，弹簧、轻杆与细线均
平行于斜面，初始系统处于静止状态，细线被烧断的瞬间，下列说
法正确的是（）
A.B球的受力情况未变，加速度为零
B.A、B两个小球的加速度均沿斜面向上，大小均为gsin θ
C.A、B之间杆的拉力大小为mgsin θ
D.C球的加速度沿斜面向下，大小为gsin θ
6.(xx·重庆卷)以不同的初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空
气阻力可忽略，另一个物体所受空气阻力大小与物体的速率成正比，下列分别用虚线和实线描述两物体运动的v-t图象可能正确的是（）
7.如图所示,质量为M的木架上有一质量为m的金属环,当环以初速度v0沿杆上升时,木架对地刚好无压力,则金属环的加速度为…( )
A.向下
B.向上
C.向下
D.向上
8.为了研究超重与失重现象,某同学把一体重计放在电梯的地板上,并将一物体放在体重计上随电梯运动,观察体重计示数的变化情况.下表记录了几个特定时刻体重计的示数(表内时间不表示先后顺序):
时间t0t1t2t3
体重计示数(kg) 45.
50.
40.
45.
若已知t0时刻电梯静止,则( )
A.t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反
B.t1和t2时刻物体的质量并没有发生变化,但所受重力发生了变化
C.t1和t2时刻电梯运动的加速度大小相等,运动方向一定相反
D.t3时刻电梯可能向上运动
9.某校课外活动小组自制了一枚质量为3.0kg的实验用火箭.设火箭发射后,始终沿竖直方向运动.火箭在地面点火后升至火箭燃料耗尽之前可认为做初速度为零的匀加速运动,经过4.0s 到达离地面40m高处燃料恰好耗尽.忽略火箭受到的空气阻力,g取10m/s2.求:
(1)燃料恰好耗尽时火箭的速度大小;
(2)火箭上升离地面的最大高度;
(3)火箭加速上升时受到的最大推力的大小.
10.一长木板在水平地面上运动，在t＝0时刻将一相对于地面静止的物块轻
放到木板上，以后木板运动的速度—时间图象如图所示.已知物块与木板的质
量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩
擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上.取重力加速度的大小g＝10 m/s2，
求：
(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；
(2)从t＝0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小.
参考答案
1.解析:汽车在通过拱形桥的顶端和跳水运动员在空中时,汽车和运动员的加速度方向向下,处于失重状态.
答案:BC
2.解析:由于环绕地球运转,在空间站中的物体处于完全失重状态,依靠重力作用进行训练的哑铃和单杠不能使用了,跑步机由于需要摩擦力才能工作,而没有压力就没有摩擦力,所以也不能进行工作.
答案:B
3.解析：着地过程中有向上的加速度，处于超重状态，选项A错误；由v2＝2ax可知着地过程中的加速度是5g，选项C错误；由牛顿第二定律，有F N-mg＝ma＝5mg，解得F N＝6mg，选项B 正确；由可知，在空中运动的平均速度等于触地后重心下降过程中的平均速度，选项D错误. 答案：B
4.解析:由牛顿第二定律得F T-mg=ma,a=-g,当F T=0,a=-g时,图象与纵轴的交点a M=-g,A项错误;当a=0,F T=mg时,图象与横轴的交点N的值F T N=mg,B项正确;图象的斜率为,C项错,D项对.
答案:BD
5.解析：细线被烧断的瞬间，绳上的弹力突变为零，B、C两球的受力均发生变化， C球只受重力和斜面的弹力作用，其合力沿斜面向下，大小为mgsin θ，根据牛顿第二定律可知，C 球的加速度沿斜面向下，大小为g sin θ，选项A错误，选项D正确；细线被烧断前，细绳对B球沿斜面向下的拉力大小为mgsin θ，烧断瞬间，A、B两小球组成的系统的合力沿斜面向上，大小为mgsin θ，系统的加速度沿斜面向上，大小为a＝g sin θ，再隔离B球，设A、B之间杆的拉力大小为F，则F-mgsin θ＝ma，可得F＝mgsin θ，选项B错误，选项C正确. 答案：CD
6.解析：本题考查v-t图象.当不计阻力上抛物体时，物体做匀减速直线运动，图象为一倾斜直线，因加速度a＝-g，故该倾斜直线的斜率的绝对值等于g.当上抛物体受空气阻力的大小与速率成正比时，对上升过程，由牛顿第二定律得-mg-kv＝ma，可知物体做加速度逐渐减小的减速运动，通过图象的斜率比较，A错误.从公式推导出，上升过程中，|a|>g，当v＝0时，物体运动到最高点，此时 a＝-g，而B、C图象的斜率的绝对值均小于g，故B、C错误，D正确.
答案：D
7.解析:木架受到金属环对它向上的作用力F f和木架的重力G,F f=Mg,所以金属环受到向下的重力G'=mg和木架对它向下的作用力F f',且F f=F f',加速度a向下,有mg+F f'=ma,a=,方向向下,A 项正确.
答案:A
8.解析:由题表中数据可知, t1时刻物体处于超重状态,电梯加速度方向向上,t2时刻物体处于失重状态,电梯加速度方向向下,A项正确;无论超重还是失重,其重力均不变,B项错;t1时刻和t2时刻电梯加速度大小相等、方向相反,但运动方向可能相同也可能相反,C项错;t3时刻电梯匀速运动,但运动方向不能确定,D项对.
答案:AD
9.解析:(1)设燃料恰好耗尽时火箭的速度为v,根据运动学公式得,h=t
解得v=m/s =20m/s.
(2)火箭燃料耗尽后能够继续上升的高度
h1=m=20m
火箭离地的最大高度: H=h+h1=60m.
(3)火箭在飞行中质量不断减小.所以在点火起飞的最初,其推力最大.根据加速度定义及牛顿第二定律得,
a=m/s2=5m/s2,F-mg=ma
解得,F=m(g+a)=45N.
答案:(1)20m/s (2)60m (3)45N
10.解析：从v-t图象中获取速度及加速度信息.根据摩擦力提供加速度，且不同阶段的摩擦力不同，利用牛顿第二定律列方程求解.
(1)从t＝0时开始，木板与物块之间的摩擦力使物块加速，使木板减速，此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止.
由题图可知，在t1＝0.5 s时，物块和木板的速度相同.设t＝0到t＝t1时间间隔内，物块和木板的加速度大小分别为a1和a2，则a1＝①
a2＝②
式中v0＝5 m/s、v1＝1 m/s分别为木板在t＝0、t＝t1时速度的大小.
设物块和木板的质量均为m，物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，由牛顿第二定律得
μ1mg＝ma1③
(μ1＋2μ2)mg＝ma2④
联立①②③④式得
μ1＝0.20⑤
μ2＝0.30⑥
(2)在t1时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动，物块与木板之间的摩擦力改变方向.设物块与木板之间的摩擦力大小为F f，物块和木板的加速度大小分别为和，则由牛顿第二定律得
F f＝m⑦
2μ2mg-F f＝m⑧
假设F f<μ1mg，则＝；由⑤⑥⑦⑧式得F f＝μ2mg>μ1mg，与假设矛盾.故F f＝μ1mg⑨
由⑦⑨式知，
物块加速度的大小等于a1；物块的v-t图象如图中虚线所示.
由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为
s1＝2×⑩
s2＝
物块相对木板的位移的大小为
s＝s2-s1
联立①⑤⑥⑧⑨⑩式得
s＝1.125 m
答案：(1)0.20 0.30 (2)1.125 m22024 5608 嘈20854 5176 其28275 6E73 湳O725681 6451 摑2t 24703 607F 恿 35334 8A06 訆n。