高中物理第一册超重和失重 例题解析

超重和失重 例题解析
★夯实根底
1.关于超重和失重，如下说法中正确的答案是
Ａ.超重就是物体受的重力增加了
Ｂ.失重就是物体受的重力减小了
Ｃ.完全失重就是物体一点重力都不受了
Ｄ.不论超重或失重物体所受重力是不变的
【答案】 D
2.前苏联时期在空间建立了一座实验室，至今仍在地球上空运行.这座空间站中所有物体都处于完全失重状态，如此在其中可以完成如下哪个实验
A.用天平称量物体的质量
B.做托里拆利实验
C.验证阿基米德定律
D.用两个弹簧秤验证牛顿第三定律
【答案】 D
3.用一根细绳将一重物吊在电梯的天花板上.在如下四种情况中，绳的拉力最大的是
A.电梯匀速上升
B.电梯匀速下降
C.电梯加速上升
D.电梯加速下降
【答案】 C
4.升降机以0.2 m/s 2的加速度竖直加速上升，站在升降机里质量为60 kg 的人对升降机地板的压力为________N ；如果升降机以一样大小的加速度减速上升，人对地板的压力又为________N.〔g 取10 m/s 2)
【解析】 升降机加速上升时，人受向上的支持力F 1和向下的重力mg ，根据牛顿第二定
律知：
F 1－mg ＝ma
F 1＝mg ＋ma ＝612 N
升降机减速上升时，力的方向不变，同理：
mg －F 2＝ma
F 2＝mg －ma ＝588 N
故两种情况下的压力分别是612 N 、588 N.
【答案】 612；588
5.某人在地面上最多能举起60 kg 的重物，当此人站在以5 m/s 2的加速度加速上升的升降机中，最多能举起kg 的重物.(g 取10 m/s 2)
【解析】 在地面上某人最多能举起60 kg 的重物，如此他的最大举力F ＝600 N ，在加速上升的升降机中，该力不变，设最多能举起质量为m 的物体，由牛顿第二定律得
F －mg ＝ma
ｍ＝510600+=+a g F kg ＝40 kg
【答案】 40
6.如图3—7—4所示，升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体，升降机静止时弹簧伸长 10 cm ，运动时弹簧伸长5 cm ，如此升降机的运动状态可能是
图3—7—4
Ａ.以a ＝1 m/s 2的加速度加速下降
Ｂ.以a ＝1 m/s 2的加速度加速上升
Ｃ.以a ＝4.９ m/s 2的加速度减速上升 Ｄ.以a ＝4.９ m/s 2的加速度加速下降
【解析】 升降机运动时，弹簧伸长量变小，弹力减小，物体失重，具有向下的加速度.
静止时F 1＝mg ，F 2＝21F 1＝2
1mg 运动时，mg －F 2＝ma ，所以a ＝g ／2＝4.９ m/s 2.
【答案】 CD
7.如图3—7—5所示，在原来匀速运动的升降机的水平地板上放一物体，受到一个伸长的弹簧的拉力作用，但仍能保持与升降机相对静止.现突然发现物体被弹簧拉动，如此可以判断升降机的运动状态可能是
图3—7—5
Ａ.加速上升 Ｂ.加速下降 Ｃ.减速上升Ｄ.减速下降
【解析】 当物体匀速时，分析其受力如下列图，因为物体被弹簧拉动，所以弹簧的弹力F 大于物体所受的最大静摩擦力，说明最大静摩擦力减小了，可得F N 减小了.故升降机在竖直方向上具有了向下的加速度.
【答案】 BC
★提升能力
8.在空中竖直向上发射一枚小火箭，其v —t 图象如图3—7—6所示，火箭内的水平支承面上放有质量为0.2 kg 的物体，如此物体对支承面的最大压力为N ，物体对支承面的最小压力为 N 〔g ＝10 m/s 2〕.
图3—7—6
【解析】 前5 ｓ火箭加速上升，物体对支承面的压力最大.由v —t 图象知，前5 s 火
箭的加速度大小为a 1＝
5
100=∆t v m/s 2＝20 m/s 2 放在水平支承面上的物体受到重力mg 和支持力F N ，由牛顿第二定律得
F N －mg ＝ma
F N ＝m 〔g ＋a 〕＝0.2×30 N ＝6 N
由牛顿第三定律得，物体对支承面的压力大小为6 N.5 ｓ以后，火箭做竖直上抛运动，加速度为重力加速度，处于完全失重状态，物体对支承面的压力为零.
【答案】 6；0
9.升降机中斜面的倾角为θ，上面放着质量为m 的物体，如图3—7—7所示，当升降机以a 向上加速运动时，物体在斜面上保持静止.求物体所受斜面作用的摩擦力和支持力分别为多大？
【解析】 由于物体随升降机加速上升，物体处于超重状态，相当于静止系统内物体重〔mg +ma 〕，所以F f =m (g +a )sin θF N =m (g +a )cos θ 【答案】 F f =m (g +a )sin θF N =m (g +a )cos θ
10.质量为M 的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m 的重物从高处放下，如图3—7—8所示，假设重物以加速度a 下降〔a ＜g ＝,如此人对地面的压力为
图3—7—8
A.(M +m )g －ma
B.M (g －a )－ma
C.(M －m )g +ma
D.Mg －ma
【解析】 对物体受力分析如图，由牛顿第二定律有
G －T =ma ①
对人受力有
F N +T =Mg ②
由①②得 F N =Mg －T =Mg +ma －mg =(M －m)g +ma
同一根绳上拉力处处相等.
【答案】 C
11.用力F 提拉用细绳连在一起的A 、B 两物体，如图3—7—9
以 4.9 m/s 2的加速度匀加速竖直上升，A 、B 的质量分别为1 kg 和2 kg ，
绳子所能承受的最大拉力是35 N ，如此
〔1〕力F 的大小是多少？
〔2〕为使绳不被拉断，加速上升的最大加速度是多少？
【解析】 以AB 整体为研究对象，应用牛顿第二定律，F －
(m 1+m 2)g =(m 1+m 2)a 得：F =44.1 N;再以B 为研究对象，为使绳子不被
拉断，AB 间的拉力最多能达到F 1=35 N ，如此物体的加速度为a =221m g m F -=7.7 m/s 2
图3—7—9
图3—7—7
【答案】〔1〕44.1 N (2)7.7 m/s2。