超重和失重的典型例题

合集下载

第三章 超重、失重例题

第三章 超重、失重例题

1.电梯内有一弹簧秤挂着一个重5N的物体。

当电梯运动时,看到弹簧秤的读
数为6N,则可能是()
A.电梯加速向上运动
B.电梯减速向上运动
C.电梯加速向下运动
D.电梯减速向下运动
2.在以加速度a匀加速上升的电梯中,有一个质量为m的人,站在磅秤上,则
此人称得自己的“重量”为()
A.ma
B.m(a+g)
C.m(g-a)
D.mg
3.如图所示,一根细线一端固定在容器的底部,另一端系一木球,木球浸没在
水中,整个装置在台秤上,现将细线割断,在木球上浮的过程中(不计水的阻力),则台秤上的示数()
A.增大
B.减小
C.不变
D.无法确定
4.升降机里,一个小球系于弹簧下端,升降机静止时,弹簧伸长4cm,升降机
运动时,弹簧伸长2cm,则升降机的运动状况可能是()
A.以1m/s2的加速度加速下降
B.以4.9m/s2的加速度减速上升
C.以1m/s2的加速度加速上升
D.以4.9m/s2的加速度加速下降。

超重与失重

超重与失重

课堂练习:
某人在地面上最多只能举起60kg的物体,那么 他在一以2.5m/s2的加速度匀加速下 降的电梯里最多能举起多重的物体? (g取10m/s2) N
解:因为人的最大举力恒定,本题中, 此人的最大举力为600N,即他在电梯 中所能提供给物体的最大支持力为 600N, 以物体为研究对象,根据牛顿第 二定律可知,G-N=ma,即 mg=ma+N,∴m=N/(g-a)=80kg;
这时我们发现, 虽然杯壁上有孔, 但水却没有流出 来,这是为什么 呢?
当瓶子自由下落时,瓶中的 水处于完全失重状态,小孔以上 部分的水对以下部分的水的没有 压力,小孔没有水流出。
超重和失重现象的应用
人造地球卫星、宇 宙飞船、航天飞机都绕 地球做圆周运动。所受 的地球引力只改变物体 的速度方向,不改变速 度大小。
解:人的重力G=mg=400N, 当升降机匀加速上升时,根据牛顿 第二定律可知N-mg=ma
分析:测力计的示数大小等于人对测力计的压 力大小。
→N=mg+ma=500N,
v a
N
根据牛顿第三定律可知,测力计对 人的支持力与人对测力计的压力大 小相等,
G
∴测力计的示数为500N。
一、超重现象
例1、在升降机(电梯)中测人的体重,已知人质 量为40kg,当升降机以2.5m/s2的加速度匀加速上升, 测力计的示数是多少?(g取10 m/s2)
G
∴测力计的示数为0N。
v
g
G
小结:此时测力计示数为0,好象人完全没有受 到的重力一样,这种状态下,人对测力计的压 力为0,我们把这种现象叫做完全失重。
对超重和失重的进一步认识
对超重和失重的进一步认识
例4、前例中,如果升降机以2.5m/s2的加速度减速 上升,测力计的示数又是多少? (g取10 m/s2)

失重超重高中物理练习题及讲解

失重超重高中物理练习题及讲解

失重超重高中物理练习题及讲解# 失重超重现象的高中物理练习题及讲解## 练习题一:失重状态下的物体题目:在一次太空旅行中,宇航员在失重状态下将一个质量为2kg的物体从舱内抛出。

假设物体在抛出时的速度为5m/s,求物体在失重状态下的动能。

解答:失重状态下,物体不受重力影响,动能的计算公式为:\[ KE = \frac{1}{2}mv^2 \]其中,\( m \) 是物体的质量,\( v \) 是物体的速度。

将题目中的数据代入公式,得:\[ KE = \frac{1}{2} \times 2 \times 5^2 = 25 \, \text{J} \] 所以,物体在失重状态下的动能为25焦耳。

## 练习题二:超重状态下的电梯题目:一个质量为60kg的人站在电梯内,电梯以2m/s²的加速度向上加速。

求此时人所感受到的重力。

解答:在超重状态下,人所感受到的重力等于其真实重力加上由于加速度产生的额外力。

真实重力为:\[ F_{\text{real}} = mg \]其中,\( m \) 是人的质量,\( g \) 是重力加速度(约9.8m/s²)。

代入数据得:\[ F_{\text{real}} = 60 \times 9.8 = 588 \, \text{N} \]由于电梯向上加速,人会感受到额外的力,这个力的计算公式为:\[ F_{\text{extra}} = ma \]代入数据得:\[ F_{\text{extra}} = 60 \times 2 = 120 \, \text{N} \]所以,人所感受到的总重力为:\[ F_{\text{total}} = F_{\text{real}} + F_{\text{extra}} =588 + 120 = 708 \, \text{N} \]## 练习题三:失重与超重的转换题目:一个质量为50kg的物体在自由落体过程中,从10m的高度开始下落。

物理易错难点训练—超重和失重问题(含解析)

物理易错难点训练—超重和失重问题(含解析)

物理易错难点训练—超重和失重问题(含解析)1(2016•安徽合肥一模)如图所示,在教室里某同学站在体重计上研究超重与失重。

她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程;由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。

关于她的实验现象,下列说法中正确的是A.只有“起立”过程,才能出现失重的现象B.只有“下蹲”过程,才能出现超重的现象.“下蹲”的过程,先出现超重现象后出现失重现象D.“起立”、“下蹲”的过程,都能出现超重和失重的现象【参考答案】D【点评】只要物体具有向下的加速度,则处于失重状态;物体具有向上的加速度,则处于超重状态。

2.(2016湖南省12校联考)我国“蛟龙号”深潜器经过多次试验,终于在2012年6月24日以7020 深度创下世界最新纪录(国外最深不超过600 ).这预示着它可以征服全球99.8%的海底世界,假设在某次实验时,深潜器内的显示屏上显示出了从水面开始下潜到最后返回水面10 in内全过程的深度曲线(a)和速度图象(b),则下列说法中正确的是A.图中h3代表本次最大深度B.全过程中最大加速度是0.02/s2.潜水员感到超重发生在3~4 in和6~8 in的时间段内D.整个潜水器在8~10 in时间段内机械能守恒.【参照答案】A【名师解析】3(2016浙江省舟市联考)2012年10月2日,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,成功将第16颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。

这是一颗地球静止轨道卫星,它将与先期发射的1颗北斗导航卫星组网运行,形成区域服务能力。

根据计划,北斗卫星导航系统将于明年初向亚太大部分地区提供正式服务。

则下列说法正确的是A.火箭发射时,喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力B.高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力是一对平衡力.发射初期,火箭处于超重状态D.发射的卫星进入轨道正常运转后,均处于完全失重状态【参照答案】D【名师解析】由牛顿第三定律可知,火箭发射时,喷出的高速气流对火箭的作用力等于火箭对气流的作用力,选项A错误;高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力是一对作用力和反作用力,选项B错误;发射初期,火箭加速上升,处于超重状态,选项正确;发射的卫星进入轨道正常运转后,只受万有引力作用,加速度指向地心,均处于完全失重状态,选项D正确。

超重和失重的典型例题

超重和失重的典型例题

超重和失重 问题 超重和失重是两个很重要的物理现象。

当物体的加速度向上时,物体对支持物的压力大于物体的重力,这种现象叫做超重;当物体的加速度向下时,物体对支持物的压力小于物体的重力,这种现象叫做失重;当物体向下的加速度为g 时,物体对支持物的压力为零,这种现象叫做完全失重。

下面通过举例说明超重和失重的有关问题。

【例1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤,如图1所示,弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m =4kg 的物体,试分析下列情况下电梯的运动情况(g 取10m/s 2):(1)当弹簧秤的示数T 1=40N ,且保持不变.(2)当弹簧秤的示数T 2=32N ,且保持不变.(3)当弹簧秤的示数T 3=44N ,且保持不变. 解析:选取物体为研究对象,它受到重力mg 和竖直向上的拉力T 的作用.规定竖直向上方向为正方向.当T 1=40N 时,根据牛顿第二定律有T 1-mg =ma 1,则 由此可见电梯处于静止或匀速直线运动状态. (2)当T 2=32N 时,根据牛顿第二定律有T 2-mg =ma 2,则式中的负号示物体的加速度方向与所选定的正方向相反,即电梯的加速度方向竖直向下.电梯加速下降或减速上升.(3)当T 3=44N 时,根据牛顿第二定律有T 3-mg =ma 3,则加速度为正值表示电梯的加速度方向与所选的正方向相同,即电梯的加速度方向竖直向上.电梯加速上升或减速下降.小结:当物体加速下降或减速上升时,亦即具有竖直向下的加速度时,物体处于失重状态;当物体加速上升或减速下降时,亦即具有竖直向上的加速度时,物体处于超重状态.【例2】举重运动员在地面上能举起120kg 的重物,而在运动着的升降机中却只能举起100kg 的重物,求升降机运动的加速度.若在以2.5m/s 2的加速度加速下降的升降机中,此运动员能举起质量多大的重物?(g 取10m/s 2)解析:运动员在地面上能举起120kg 的重物,则运动员能发挥的向上的最大支撑力F =m 1g =120×10N =1200N ,(1)在运动着的升降机中只能举起100kg 的重物,可见该重物超重了,升降机应具有向上的加速度对于重物:F -m 2g=m 2 a 1,则(2)当升降机以a 2=2.5m/s 2的加速度加速下降时,重物失重.对于重物, 点拨:题中的一个隐含条件是:该运动员能发挥的向上的最大支撑力(即举重时对重物的最大支持力)是一个恒量,它是由运动员本身的素质决定的,不随电梯运动状态的改变而改变.【例3】如图3所示,是电梯上升的v ~t 图线,若电梯的质量为100kg ,则承受电梯的钢绳受到的拉力在0~2s 之间、2~6s 之间、6~9s 之间分别为多大?(g 取10m/s 2)解析:从图中可以看出电梯的运动情况为先加速、后匀速、再减速,根据v -t 图线可以确定电梯的加速度,由牛顿运动定律可列式求解对电梯的受力情况分析如图3所示:(1)由v -t 图线可知,0~2s 内电梯的速度从0均匀增加到6m/s ,其加速度a 1=(v t -v 0)/t =3m/s 2由牛顿第二定律可得F 1-mg =ma 1 解得钢绳拉力 F 1=m(g +a 1)=1300 N(2)在2~6s 内,电梯做匀速运动.F 2=mg =1000N(3)在6~9s 内,电梯作匀减速运动,v 0=6m/s ,v t =0,加速度a 2=(v t -v 0)/t =-2m/s 2由牛顿第二定律可得F 3-mg =ma 2,解得钢绳的拉力F 3=m (g +a 2)=800N .点拨:本题是已知物体的运动情况求物体的受力情况,而电梯的运动情况则由图象给出.要学会从已知的v ~t 图线中找出有关的已知条件.F mg图1 图3小结:从计算结果来看吊起电梯的钢绳的拉力与它的速度无关,而与它的加速度有关,即超失重的条件是看物体运动的加速度而不是看物体运动的速度。

超重和失重现象

超重和失重现象

超重和失重现象(一)电梯上和磅秤上的实验自从人造卫星和宇宙飞船发射成功以来,人们常常谈论超重和失重,从电视上也可以看到宇航员处于完全失重时的现象。

为加深对超重、失重的理解,让我们做一做如下的实验。

用细漆包线(直径在0.3毫米左右)在钢笔上绕一、二十圈做成一个小弹簧。

在弹簧的下端挂一块小橡皮,然后用手提着弹簧的上端去乘电梯。

观察电梯开始上升和停止下来,以及开始下降和停止下来这四个阶段中弹簧伸长的变化,把观察到的现象记录在下表中:在上述现象中你认为哪种情况属于超重现象,哪种情况属于失重现象。

你还可以站在称作重的磅秤上做类似的实验:静止时记下磅秤的读数,然后下蹲,看开始下蹲的瞬间和下蹲结束的瞬间磅秤的读数是怎样变化的?再看看站起的过程中读数有什么变化,为什么会产生这些变化?(二)用冰淇淋纸杯做失重实验如图1.30-1,把两个金属螺母(M10-12毫米)拴在一根橡皮筋的两端,再把橡皮筋的中点用一短绳固定在冰淇淋纸盒(或铁罐)底部正中,让螺母挂在空盒的口边上。

实验时让空盒从约2米的高处自由下落,你会发现螺母被橡皮筋拉回盒中,并发生“咔哒”的撞击声。

请你试一试,并思考下列问题:(1)为什么下落时,螺母会被拉入到盒内?(2)在空盒放手后的初始阶段,螺母是否以重力加速度g自由下落;(3)放手后,空盘是否以重力加速度g下落?(三)用手电筒做超重、失重实验将手电筒竖直向上放置,打开开关,旋松后盖使小电珠恰能点亮。

实验时手持电筒,保持它在竖直方向,突然向上运动,你会看到小电珠熄灭。

如果使上述电筒的后盖稍许再旋松一点,直至小电珠刚刚熄灭,然后手持手电筒突然向下运动,小电珠就会点亮。

你能参照图1.30-2所示手电筒的结构,分析发生上述现象的原因吗?(四)小孔会流水吗?取100毫升的塑料药水瓶和装眼药水的小塑料瓶各一只,用大号缝衣针在两瓶靠近底面的两侧戳孔。

再取15厘米左右的细橡皮管一段,将其两端接在两个瓶塞的接管上,使两瓶口连通起来,并将它们用橡皮筋固定在一窄木板上,如图1.30-3所示。

超重和失重的典型例题

超重和失重的典型例题

超重和失重 问题超重和失重是两个很重要的物理现象。

当物体的加速度向上时,物体对支持物的压力大于物体的重力,这种现象叫做超重;当物体的加速度向下时,物体对支持物的压力小于物体的重力,这种现象叫做失重;当物体向下的加速度为g 时,物体对支持物的压力为零,这种现象叫做完全失重。

下面通过举例说明超重和失重的有关问题。

【例1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤,如图1所示,弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m =4kg 的物体,试分析下列情况下电梯的运动情况(g 取10m/s 2):(1)当弹簧秤的示数T 1=40N ,且保持不变.(2)当弹簧秤的示数T 2=32N ,且保持不变.(3)当弹簧秤的示数T 3=44N ,且保持不变. 解析:选取物体为研究对象,它受到重力mg 和竖直向上的拉力T 的作用.规定竖直向上方向为正方向.当T 1=40N 时,根据牛顿第二定律有T 1-mg =ma 1,则 0/410440211=⨯-=-=s m m mg T a由此可见电梯处于静止或匀速直线运动状态.(2)当T 2=32N 时,根据牛顿第二定律有T 2-mg =ma 2,则 2222/2/44032s m s m m mg T a -=-=-=式中的负号示物体的加速度方向与所选定的正方向相反,即电梯的加速度方向竖直向下.电梯加速下降或减速上升.(3)当T 3=44N 时,根据牛顿第二定律有T 3-mg =ma 3,则2233/1/44044s m s m m mg T a =-=-=加速度为正值表示电梯的加速度方向与所选的正方向相同,即电梯的加速度方向竖直向上.电梯加速上升或减速下降.小结:当物体加速下降或减速上升时,亦即具有竖直向下的加速度时,物体处于失重状态;当物体加速上升或减速下降时,亦即具有竖直向上的加速度时,物体处于超重状态.【例2】举重运动员在地面上能举起120kg 的重物,而在运动着的升降机中却只能举起100kg 的重物,求升降机运动的加速度.若在以2.5m/s 2的加速度加速下降的升降机中,此运动员能举起质量多大的重物?(g 取10m/s 2)解析:运动员在地面上能举起120kg 的重物,则运动员能发挥的向上的最大支撑力F =m 1g =120×10N =1200N , (1)在运动着的升降机中只能举起100kg 的重物,可见该重物超重了,升降机应具有向上的加速度对于重物:F -m 2g=m 2 a 1,则22221/2/10010001200s m s m m g m F a =-=-=(2)当升降机以a 2=2.5m/s 2的加速度加速下降时,重物失重.对于重物,F mg图1m g F m a m 120010 2.5kg 160kg 3323-=,得==-=.F g a -2点拨:题中的一个隐含条件是:该运动员能发挥的向上的最大支撑力(即举重时对重物的最大支持力)是一个恒量,它是由运动员本身的素质决定的,不随电梯运动状态的改变而改变.【例3】如图3所示,是电梯上升的v ~t 图线,若电梯的质量为100kg ,则承受电梯的钢绳受到的拉力在0~2s 之间、2~6s 之间、6~9s 之间分别为多大?(g 取10m/s 2)解析:从图中可以看出电梯的运动情况为先加速、后匀速、再减速,根据v -t 图线可以确定电梯的加速度,由牛顿运动定律可列式求解对电梯的受力情况分析如图3所示:(1)由v -t 图线可知,0~2s 内电梯的速度从0均匀增加到6m/s ,其加速度a 1=(v t -v 0)/t =3m/s 2 由牛顿第二定律可得F 1-mg =ma 1解得钢绳拉力 F 1=m(g +a 1)=1300 N(2)在2~6s 内,电梯做匀速运动.F 2=mg =1000N(3)在6~9s 内,电梯作匀减速运动,v 0=6m/s ,v t =0,加速度a 2=(v t -v 0)/t =-2m/s 2 由牛顿第二定律可得F 3-mg =ma 2,解得钢绳的拉力F 3=m (g +a 2)=800N .点拨:本题是已知物体的运动情况求物体的受力情况,而电梯的运动情况则由图象给出.要学会从已知的v ~t 图线中找出有关的已知条件.小结:从计算结果来看吊起电梯的钢绳的拉力与它的速度无关,而与它的加速度有关,即超失重的条件是看物体运动的加速度而不是看物体运动的速度。

初升高物理衔接练习题——超重和失重

初升高物理衔接练习题——超重和失重

初升高物理衔接练习题——超重和失重一、单选题(共50 分)1. 2021年9月17日,搭载着3名英雄航天员的神舟十二号载人飞船返回舱成功着陆于东风着陆场,标志着神舟十二号返回任务取得圆满成功,航天员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验,下列说法正确的是()A.火箭加速上升时,航天员处于超重状态B.火箭加速上升时,航天员对座椅的压力小于自身重力C.在飞船绕地球运行时,航天员处于完全失重状态,则航天员的重力消失了D.飞船落地前减速下落时,航天员处于失重状态2. 某同学站在电梯底板上,如图所示的v-t图像是计算机显示电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向).根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的是()A.在0-20s内,电梯向上运动,该同学处于超重状态B.在0-5s内,电梯在加速上升,该同学处于失重状态C.在5s-10s内,电梯处于静止状态,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力D.在10s-20s内,电梯在减速上升,该同学处于失重状态3. 如图所示,运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,在这两个过程中,下列说法正确的是()A.加速下降过程处于超重状态B.加速下降过程处于失重状态C.减速下降过程处于失重状态D.减速下降过程处于平衡状态4. 如图所示为某工地上的自动卸货车作业过程,卸货车始终静止在水平地面上,车厢在液压机的作用下,倾角θ先缓慢增大,当货物开始加速下滑时倾角θ保持不变。

在卸货的全过程中()A.货物受到车厢的摩擦力一直增大B.货物受到车厢的支持力一直减小C.地面对货车的支持力一直大于总重力D.地面对货车的支持力大小先等于总重力后小于总重力5. 如图所示,人站在地板水平的电梯内的台秤上,人与电梯相对静止一起运动,如果人对台秤的压力大小为F1,台秤对人的支持力大小为F2,人受到的重力大小为G,则下列说法正确的是()A.当电梯加速上升时,F1小于GB.当电梯减速上升时,F1小于F2C.F1和F2是一对平衡力D.F1和F2不能求合力6. 我国的神舟十四号宇宙飞船于2022年12月4日成功返回。

超重和失重练习(最全版)PTT文档

超重和失重练习(最全版)PTT文档
A.弹簧测力计 B.医用体重计 C.水银气压计 D.天平
6.在封闭的系,下列说法中正确的有( )
A.若弹簧秤的读数偏大,则系统可能是加 速向上运动
B.若弹簧秤的读数准确,则系统一定是作 匀速直线运动
C.若弹簧秤的读数偏小,则系统一定是加 速向下运动
D.ON A.先减小,后还原
B.以加速度a向上加速运动 11.如图所示,在原来静止的木箱内,放有A物体,物体被一伸长的弹簧拉住且恰好静止,突然发现A被弹簧拉动,则木箱的运动情况
可能是 ( )
8.如图所示,用一根绳吊起金属小桶, 在桶的下部钻两个小孔A,B,当桶内盛水 时,水从A,B孔喷出,如图所示,当剪断 绳,让小桶自由下落,如果空气阻力可以 忽略,则在下落过程中 ( )
A.火箭发射升空的过程中 C.水银气压计
对升降机地板的压力是 B.水将不再从小孔中喷出
12、 一个人站在体重计的测盘上,在人下蹲的过程中,指针示数变化应是 ( ) C.始终不变
(
)
A.大于490 N A.大于490 N
B.航天器在预定轨道上运行的过程中 8.如图所示,用一根绳吊起金属小桶,在桶的下部钻两个小孔A,B,当桶内盛水时,水从A,B孔喷出,如图所示,当剪断绳,让小
超重和失重练习
2.质量为m的物体用弹簧秤悬挂在电梯 中,当电梯以g/2的加速度竖直加速下降时, 弹簧秤的读数及物体的重力分别为( )
3.用手提着一根挂有重物的轻质弹簧 秤竖直向上作加速运动,当手突然停止 运动的瞬间,重物将 ( )
A.立即停止运动 B.开始向上减速运动 C.开始向上匀速运动 D.继续向上加速运动
A.加速下降 B.减速上升 C.匀速向右运动 D.加速向左运动
12、 一个人站在体重计的测盘上,在 人下蹲的过程中,指针示数变化应是

超重失重练习题

超重失重练习题

超重失重例题1:一个人在地面上最多能举起300N的重物,在沿竖直方向做匀变速运动的电梯中,他最多能举起250N的重物。

求电梯的加速度。

(g = 10m/s2)例题2:一个木块漂浮在桌面的一杯水中,现假设撤去桌面,木块和杯子一起自由向下运动,问木块受到的浮力有无变化?拓展:如图,球B放在容器A内,且B略小于A,将它们以一定的速度向上抛出,不计空气阻力,在A和B上升的过程中,A和B间作用力情况?例题3:一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得重为G,当此人突然下蹲时,磅秤的读数()A.先大于G,后小于G B.先小于G,后大于GC.大于G D.小于G例题4:如图所示,底座A上装有一根足够长的直立长杆,其总质量为M,杆上套有质量为m的圆环B,它与杆有摩擦,当圆环以初速度V0向上飞起时,圆环的加速度为a,底座不动。

(1)定性分析环在上升和下降过程中,A对地面的压力与整体的重力相比较谁大?(2)分别计算在整个过程中,水平面对底座的支持力多大?(设摩擦力不变)超重失重练习题1.如图5,木箱内有一竖直放置的弹簧,弹簧上方有一物块,木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上.若在某一段时间内,物块对箱顶刚好无压力,则在此段时间内,木箱的运动状态可能为( )A .加速下降B .加速上升C .减速上升D .减速下降2.高层住宅与写字楼已成为城市中的亮丽风景,电梯是高层住宅与写字楼必配的设施。

某同学将一轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上,弹簧下端悬挂一个小铁球,如图所示。

在电梯运行时,该同学发现轻弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小了,这一现象表明( )A .电梯一定是在下降B .该同学可能处于超重状态C .电梯的加速度方向一定是向下D .该同学对电梯地板的压力小于其重力3. 一体重为500N 的同学站在体重计上,在升降机中研究超重与失重现象,升降机在上升过程中经历了加速、匀速和减速三个阶段,则比较符合实际情况的体重计的示数依次应为( )A .520N 、500N 、480NB .480N 、500N 、520NC .480N 、520N 、500ND .500N 、500N 、500N4.关于超重、失重现象的描述,下列说法正确的是( )A .荡秋千时,当秋千摆到最低位置时,人处于失重状态B .列车在水平直轨道上加速行驶,车上的人处于超重状态C .在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态,因为宇航员不受重力作用D .电梯减速下降时,电梯中的人处于超重状态5.某同学站在电梯底板上,利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况,图2所示的v -t 图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(向上为正方向)。

高中物理超重与失重计算题专题训练含答案

高中物理超重与失重计算题专题训练含答案

高中物理超重与失重计算题专题训练含答案姓名:__________ 班级:__________考号:__________一、计算题(共15题)1、电梯内有一质量为M的物体,放在一水平台秤上,当电梯以g/3的加速度匀加速下降时,台秤的示数为多少?2、一个质量m=50kg的人在地面上最多能举起=55kg的重物,求:(取(1)在以匀加速上升的升降机中,他最多能举起的重物的质量(2)在以匀减速上升的升降机中,他最多能举起的重物的质量3、质量为60 kg的人,站在升降机中的体重计上,升降机做下列各种运动时,体重计的读数是多少?(g=10 m/s2)(1)升降机匀速上升;(2)升降机以4 m/s2的加速度加速上升;(3)升降机以5 m/s2的加速度加速下降.4、如图所示,某同学蹲在台秤上不动,此时台秤上的示数为50kg,她将台秤搬到电梯中仍然蹲在台秤上不动,电梯运动后,该同学看到台秤上的示数为40kg不变,请你帮助她分析一下电梯的运动情况。

(g取10m/s2)5、质量是60kg的人站在升降机中的体重计上(g取10m/s2),求:(1) 升降机匀速上升时体重计的读数;(2) 升降机以4m/s2的加速度匀加速上升时体重计的读数;(3) 当体重计的读数是420N时,判断升降机的运动情况。

6、质量是60kg的人站在升降机中的体重计上,当升降机做下列各种运动时,体重计的读数是多少?(g=10m/s2)(1)升降机匀速上升;(2)升降机以4m/s2的加速度匀加速上升;(3)升降机以5m/s2的加速度匀加速下降.7、竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤,如图所示,弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m=4kg的物体,试分析下列情况下电梯各种具体的运动情况(g取10m/s2):(1)当弹簧秤的示数T1=40N,且保持不变.(2)当弹簧秤的示数T2=32N,且保持不变.(3)当弹簧秤的示数T3=44N,且保持不变.8、某人在地面上最多能举起60kg的物体,而在一个加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体.求:(1)此电梯的加速度为多少?(2)若电梯以此加速度上升,则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少?(g=10m/s2)9、质量为25kg的小孩坐在秋千板上,小孩重心离系绳的横粱2.5m.如果秋千板摆到最低点时,小孩运动速度的大小是5m/s,她对秋千板的压力是多大?g=10m/s2.10、假定神舟5号飞船在发射后3s内竖直上升了l80m,上升过程是初速为零的匀加速直线运动,求飞船内质量为60kg的宇航员对座椅的压力多大? g取10m/s211、一同学家住在23层高楼的顶楼.他想研究一下电梯上升的运动过程.某天他乘电梯上楼时携带了一个质量为5kg的重物和一个量程足够大的台秤,他将重物放在台秤上.电梯从第1层开始启动,一直运动到第23层停止.在这个过程中,他记录了台秤在不同时段内的读数如下表所示.时间/s 台秤示数/N电梯启动前50.00~3.0 58.03.0~13.0 50.013.0~19.0 46.019.0以后50.0根据表格中的数据,求:(1)电梯在最初加速阶段和最后减速阶段的加速度大小;(2)电梯在中间阶段上升的速度大小;(3)该楼房平均每层楼的高度.12、科研人员乘气球进行科学考察.气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990 kg.气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降,及时堵住.堵住时气球下降速度为1 m/s,且做匀加速运动,4 s内下降了12 m.为使气球安全着陆,向舱外缓慢抛出一定的压舱物.此后发现气球做匀减速运动,下降速度在5分钟内减少3 m/s.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度g=9.89 m/s2,求抛掉的压舱物的质量.13、(2013河北省石家庄名校质检)北京欢乐谷游乐场天地双雄是目前亚洲唯一的双塔太空梭.它是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施,先把乘有十多人的座舱,送到76 m高的地方,让座舱自由落下,当落到离地面28 m时制动系统开始启动,座舱匀减速运动到地面时刚好停止.若某游客手中托着质量为1 kg的饮料瓶进行这个游戏,g取9.8 m/s2,问:(1)当座舱落到离地面高度为40 m的位置时,饮料瓶对手的作用力多大?(2)当座舱落到离地面高度为15 m的位置时,手要用多大的力才能托住饮料瓶?14、为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验。

超重和失重 课时作业(含解析) (5)

超重和失重 课时作业(含解析) (5)

第四章第六节超重和失重等级性标准作业A组学考过关1.关于超重和失重,下列说法正确的是()A.物体处于超重状态时,物体一定在上升B.物体处于失重状态时,物体可能在上升C.物体处于完全失重状态时,地球对它的引力就消失了D.物体处于完全失重状态时,它所受到的合外力为零【解析】物体处于超重状态时,具有向上的加速度,但其运动方向不确定,可能向上加速,也可能向下减速,A错误;物体处于失重或者是完全失重状态时,具有向下的加速度,可能向下加速,也可能向上减速,B正确;完全失重时,物体仍受到地球对它的吸引力,即受到重力的作用,合外力不为零,C、D错误.【答案】B2.如图所示是俄罗斯名将伊辛巴耶娃撑杆跳时的情景,若不计空气阻力,下列说法正确的是()A.在撑杆的过程中杆对她的弹力大于她对杆的压力B.在撑杆上升过程中,她始终处于超重状态C.在空中下降过程中她处于失重状态D.她落到软垫后一直做减速运动【解析】在撑杆的过程中杆对她的弹力与她对杆的压力是作用力与反作用力,大小相等.故A错误;在撑杆上升开始阶段加速度的方向向上,她处于超重状态;在上升的最后阶段加速度的方向向下,她处于失重状态.故B错误;在空中下降过程她只受到重力的作用,加速度的方向向下,她处于失重状态.故C正确;她落到软垫后开始时,软垫的作用力小于重力,她仍然要做一段加速运动后才会减速.故D错误.故选C.【答案】C3.如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力).下列说法正确的是()A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力【解析】由于空气阻力不计,两物体只受重力作用,处于完全失重状态,A对B 的压力在上升和下降阶段都为零.【答案】A4.如图所示,在弹簧测力计下挂一重物,重力为G,用手提着弹簧测力计沿竖直方向由静止开始向上运动再到静止.在此过程中,下列说法正确的是()A.弹簧测力计的示数一直大于GB.弹簧测力计的示数一直等于GC.先出现失重现象后出现超重现象D.先出现超重现象后出现失重现象【解析】当向上加速时,加速度向上,处于超重状态,弹簧测力计的示数大于G,当向上减速时,加速度方向向下,处于失重状态,弹簧测力计的示数小于G,故选项D正确,选项A、B、C错误.【答案】D5.(多选)在太空站的完全失重环境中,下列仪器可以使用的是()A.体重计B.打点计时器C.天平D.弹簧测力计【解析】体重计是利用重力等于压力测量的,在太空中不能使用,故A错误;打点计时器的原理与重力无关,在太空中能使用,故B正确;天平是利用杠杆的原理,天平平衡需要物体的重力,所以天平不能在失重状态下有效使用,故C 错误;弹簧测力计的原理是:弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长越长.在失重状态虽然重力表现不出来,但是拉力总还是有的,所以弹簧秤仍能在失重状态下有效使用,故D正确.【答案】BD6.如图所示,A 、B 两人用安全带连接在一起,从飞机上跳下进行双人跳伞运动,降落伞未打开时不计空气阻力.下列说法正确的是 ( )A .在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力一定为零B .在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力大于B 的重力C .在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力等于B 的重力D .在降落伞打开后减速下降过程中,安全带的作用力小于B 的重力【解析】据题意,降落伞未打开时,A 、B 两人一起做自由落体运动,处于完全失重状态,则A 、B 之间安全带的作用力为0,A 正确,B 、C 错误;降落伞打开后,A 、B 减速下降,加速度向上,则A 、B 处于超重状态,对B 有:F T -mg =ma ,即F T =mg +ma >mg ,故D 错误.【答案】A7.(多选)某物体以30 m/s 的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g =10 m/s 2,则5s 内物体的 ( )A .路程为55 mB .位移大小为25 m ,方向竖直向上C .速度改变量的大小为50 m/s ,方向竖直向下D .平均速度大小为13 m/s ,方向竖直向上【解析】物体以30m/s 的初速度竖直上抛时,上升的最长时间为:t 1=v0g =3s ,上升的最大高度为:h 1=v 022g =45m ,后2s 内物体做自由落体运动,下降的高度为:h 2=12g t 22=20m ,所以物体在5s 内通过的路程为s =h 1+h 2=65m ,故选项A 错误;通过的位移为:x =h 1-h 2=25m ,方向竖直向上,选项B 正确;根据平均速度的定义可知,物体在5s 内的平均速度为:v =x t =5m/s ,故选项D 错误;根据加速度的定义可知,物体在5s 内速度改变量的大小为:Δv =gt =50m/s ,故选项C 正确.【答案】BC8.如图甲是运动员在蹦床比赛中的一个情景.设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,运动员的脚在接触蹦床过程中,蹦床对运动员的弹力F 随时间t 的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图乙所示.取g =10 m/s 2,根据F -t 图像分析求解:甲乙(1)运动员的质量;(2)运动员在运动过程中的最大加速度;(3)在不计空气阻力情况下,运动员重心离开蹦床上升的最大高度.【解析】(1)由图像可知运动员所受重力为500N ,设运动员质量为m ,则m =G/g =50kg(2)由图像可知蹦床对运动员的最大弹力为F m =2500N ,设运动员的最大加速度为a m ,则F m -mg =ma ma m =F -mg m =2500-50050m/s 2=40m/s 2(3)由图像可知运动员离开蹦床后做竖直上抛运动,离开蹦床的时刻为6.8s 或9.4s ,再下落到蹦床上的时刻为8.4s 或11s ,它们的时间间隔均为1.6s ,根据竖直上抛运动的对称性,可知其自由下落的时间为t =0.8s ,设运动员上升的最大高度为H ,则H =12gt 2=12×10×0.82m =3.2m【答案】(1)50 kg (2)40 m/s 2 (3)3.2 mB 组 等级测评1.(多选)关于超重和失重,下列说法中正确的是 ( )A .处于超重状态的物体受的重力大B .在加速上升的升降机中,一物体挂在弹簧秤上,则弹簧秤的示数大于物体的重力C .在减速上升的升降机中,物体处于失重状态D .对地静止的悬浮在空气中气球处于完全失重状态【解析】物体处于超重或者失重是指视重与重力的关系,并不是重力发生变化,故A 错误;在加速上升的升降机中,加速度向上,挂在弹簧秤上的物体处于超重状态,弹簧秤的拉力大于重力,则弹簧秤的示数大于物体的重力,故B 正确;在减速上升的升降机中,加速度向下,物体处于失重状态,故C正确;对地静止的悬浮在空气中气球处于静止状态,浮力等于重力,故D错误.【答案】BC2.(多选)在升降电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,王丽同学站在体重计上,体重计示数为30 kg,电梯运动过程中,某一段时间内王丽同学发现体重计示数如图所示,在这段时间内下列说法中正确的是()A.王丽同学所受的重力变大了B.王丽对体重计的压力与体重计对王丽的支持力相同C.电梯可能在竖直向下运动,方向一定竖直向上D.电梯的加速度大小为g3【解析】王丽同学所受的重力并没有变化,只是体重计对人的支持力发生了变化,故A错误;王丽对体重计的压力与体重计对王丽的支持力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,故B错误;体重计上显示的读数等于体重计对人的支持力即400N,人的体重为300N,根据牛顿第二定律:N-mg=ma,解得:a=g,3方向竖直向上,处于超重状态,则电梯可能是向上做加速运动,也可能向下做减速运动,故C、D正确.【答案】CD3.(多选)如图所示,一个矿泉水瓶底部有一小孔.静止时用手指堵住小孔不让它漏水,假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力,则()A.水瓶自由下落时,小孔向下漏水B.将水瓶竖直向上抛出,水瓶向上运动时,小孔向下漏水;水瓶向下运动时,小孔不向下漏水C.将水瓶水平抛出,水瓶在运动中小孔不向下漏水D.将水瓶斜向上抛出,水瓶在运动中小孔不向下漏水【解析】无论水瓶是自由下落,还是向各个方向抛出,在运动过程中,小孔都不会有水漏出来.原因是在空中的水瓶和水瓶内的水,只受到重力的作用,重力的作用效果全部用来产生重力加速度(g=9.8m/s2),没有使水与水之间,水与水瓶之间发生挤压(形变)的效果.换句话说,一点也没有了水压,处于完全失重状态,故A、B错,C、D对.【答案】CD4.如图所示,台秤上放置盛水的杯,杯底用细线系一木质小球,若细线突然断裂,则在小木球上浮到水面的过程中,台秤的示数将()A.变小B.变大C.不变D.无法判断【解析】以容器和木球组成的整体研究对象,将细线割断,在木球上浮的过程中木球加速上升,加速度方向向上,木球上浮留下的空位由水来填充,所以相当一个与木球同样大小的水球向下加速运动,由于同样体积的木球质量小于水球的质量,所以整体存在失重现象,台秤的示数小于系统总重力,台秤的示数减小.故选A.【答案】A5.质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上,如图所示.重力加速度g取10 m/s2,当升降机做下列各种运动时,求体重计的示数.(1)匀速上升;(2)以4 m/s2的加速度加速上升;(3)以5 m/s2的加速度加速下降.【解析】(1)匀速上升时:由平衡条件得:F N1=mg=600N,由牛顿第三定律得:人对体重计压力为600N,即体重计示数为600N.(2)加速上升时,由牛顿第二定律得:F N2-mg=ma1,F N2=mg+ma1=840N由牛顿第三定律得:人对体重计压力为840N,即体重计示数为840N.(3)加速下降时,由牛顿第二定律得:mg-F N3=ma3,F N3=mg-ma3=300N,由牛顿第三定律得:人对体重计压力为300N,即体重计示数为300N.【答案】(1)600 N(2)840 N(3)300 N6.小明用台秤研究人在升降电梯中的超重与失重现象.他在地面上用台秤称得其体重为500 N,再将台秤移至电梯内称其体重,电梯从t=0时由静止开始运动到t=11 s时停止,得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示,g到10 m/s2.求:(1)小明在0~2 s内加速度a1的大小,并判断在这段时间内他处于超重还是失重状态;(2)在10~11 s内,台秤的示数F3;(3)小明运动的总位移x.【解析】(1)由图像可知,在0~2s内,台秤对小明的支持力F1=450N,由牛顿第二定律有mg-F1=ma1解得a1=1m/s2加速度方向竖直向下,故小明处于失重状态(2)设在10~11s内小明的加速度为a3,时间为t3,0~2s的时间为t1,则a1t1=a3t3,解得a3=2m/s2由牛顿第二定律有F3-mg=ma3解得F3=600Na1t12=2m(3)0~2s内位移x1=122~10s内位移x2=a1t1t2=16m10~11s内位移x3=1a3t32=1m2小明运动的总位移x=x1+x2+x3=19m.【答案】(1)1 m/s2失重(2)600 N(3)19 m。

超重和失重典型题型及答案分析

超重和失重典型题型及答案分析

超重和失重典型例题1、竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤,如图24-1所示,弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m=4kg的物体,试分析下列情况下电梯的运动情况(g取10m/s2):(1)当弹簧秤的示数T1=40N,且保持不变.(2)当弹簧秤的示数T2=32N,且保持不变.(3)当弹簧秤的示数T3=44N,且保持不变.2、举重运动员在地面上能举起120kg的重物,而在运动着的升降机中却只能举起100kg的重物,求升降机运动的加速度.若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降机中,此运动员能举起质量多大的重物?(g取10m/s2)3、如图24-2所示,是电梯上升的v~t图线,若电梯的质量为100kg,则承受电梯的钢绳受到的拉力在0~2s之间、2~6s之间、6~9s之间分别为多大?(g取10m/s2)【问题讨论】在0~2s内,电梯的速度在增大,电梯的加速度恒定,吊起电梯的钢绳拉力是变化的,还是恒定的?在2~6s内,电梯的速度始终为0~9s内的最大值,电梯的加速度却恒为零,吊起电梯的钢绳拉力又如何?在6~9s内,电梯的速度在不断减小,电梯的加速度又是恒定的,吊起电梯的钢绳拉力又如何?请你总结一下,吊起电梯的钢绳的拉力与它的速度有关,还是与它的加速度有关?4、如图24-3所示,在一升降机中,物体A置于斜面上,当升降机处于静止状态时,物体A恰好静止不动,若升降机以加速度g竖直向下做匀加速运动时,以下关于物体受力的说法中正确的是[ ] A.物体仍然相对斜面静止,物体所受的各个力均不变B.因物体处于失重状态,所以物体不受任何力作用C.因物体处于失重状态,所以物体所受重力变为零,其它力不变D.物体处于失重状态,物体除了受到的重力不变以外,不受其它力的作用5、如图24-4所示,滑轮的质量不计,已知三个物体的质量关系是:m1=m2+m3,这时弹簧秤的读数为T.若把物体m2从右边移到左边的物体m1上,弹簧秤的读数T将[ ] A.增大B.减小C.不变D.无法判断跟踪反馈1.金属小筒的下部有一个小孔A,当筒内盛水时,水会从小孔中流出,如果让装满水的小筒从高处自由下落,不计空气阻力,则在小筒自由下落的过程中[ ]A .水继续以相同的速度从小孔中喷出B .水不再从小孔中喷出C .水将以较小的速度从小孔中喷出D .水将以更大的速度从小孔中喷出2.一根竖直悬挂的绳子所能承受的最大拉力为T ,有一个体重为G 的运动员要沿这根绳子从高处竖直滑下.若G >T ,要使下滑时绳子不断,则运动员应该[ ]A .以较大的加速度加速下滑B .以较大的速度匀速下滑C .以较小的速度匀速下滑D .以较小的加速度减速下滑3.在以4m/s 2的加速度匀加速上升的电梯内,分别用天平和弹簧秤称量一个质量10kg 的物体(g 取10m/s 2),则[ ]A .天平的示数为10kgB .天平的示数为14kgC .弹簧秤的示数为100ND .弹簧秤的示数为140N4.如图24-5所示,质量为M 的框架放在水平地面上,一根轻质弹簧的上端固定在框架上,下端拴着一个质量为m 的小球,在小球上下振动时,框架始终没有跳起地面.当框架对地面压力为零的瞬间,小球加速度的大小为[ ]A gB C 0 D ....()()M m g m M m g m-+ 答案分析1、解析:选取物体为研究对象,它受到重力mg 和竖直向上的拉力T 的作用.规定竖直向上方向为正方向.(1)当T 1=40N 时,根据牛顿第二定律有T 1-mg =ma 1,解得这时电梯的加速度=-=-×=,由此可见,电梯处于a 404104m /s 012T mg m 1 静止或匀速直线运动状态.(2)当T 2=32N 时,根据牛顿第二定律有T 2-mg =ma 2,解得这时电梯的加速度===-.式中的负号表a 2m /s 22T mg m m s 2232404--/ 示物体的加速度方向与所选定的正方向相反,即电梯的加速度方向竖直向下.电梯加速下降或减速上升.(3)当T 3=44N 时,根据牛顿第二定律有T 3-mg =ma 3,解得这时电梯的加速度==-=.为正值表示电梯a 44404m /s 1m /s a 3223T mg m 3- 的加速度方向与所选的正方向相同,即电梯的加速度方向竖直向上.电梯加速上升或减速下降.点拨:当物体加速下降或减速上升时,亦即具有竖直向下的加速度时,物体处于失重状态;当物体加速上升或减速下降时,亦即具有竖直向上的加速度时,物体处于超重状态.2、解析:运动员在地面上能举起120kg 的重物,则运动员能发挥的向上的最大支撑力F =m 1g =120×10N =1200N ,在运动着的升降机中只能举起100kg 的重物,可见该重物超重了,升降机应具有向上的加速度对于重物,-=,所以==-×=;F m g m a a 120010010100m /s 2m /s 221122F m g m -22当升降机以2.5m/s 2的加速度加速下降时,重物失重.对于重物,m g F m a m 120010 2.5kg 160kg 3323-=,得==-=.F g a -2 点拨:题中的一个隐含条件是:该运动员能发挥的向上的最大支撑力(即举重时对重物的最大支持力)是一个恒量,它是由运动员本身的素质决定的,不随电梯运动状态的改变而改变.3、解析:从图中可以看出电梯的运动情况为先加速、后匀速、再减速,根据v -t 图线可以确定电梯的加速度,由牛顿运动定律可列式求解对电梯的受力情况分析如图24-2所示:(1)由v-t图线可知,0~2s内电梯的速度从0均匀增加到6m/s,其加速度a1=(v t-v0)/t=3m/s2由牛顿第二定律可得F1-mg=ma1解得钢绳拉力 F1=m(g+a1)=1300 N(2)在2~6s内,电梯做匀速运动.F2=mg=1000N(3)在6~9s内,电梯作匀减速运动,v0=6m/s,v t=0,加速度a2=(v t-v0)/t=-2m/s2由牛顿第二定律可得F3-mg=ma2,解得钢绳的拉力F3=m(g+a2)=800N.点拨:本题是已知物体的运动情况求物体的受力情况,而电梯的运动情况则由图象给出.要学会从已知的v~t图线中找出有关的已知条件.4、点拨:(1)当物体以加速度g向下做匀加速运动时,物体处于完全失重状态,其视重为零,因而支持物对其的作用力亦为零.(2)处于完全失重状态的物体,地球对它的引力即重力依然存在.答案:D5、点拨:(1)若仅需定性讨论弹簧秤读数T的变化情况,则当m2从右边移到左边后,左边的物体加速下降,右边的物体以大小相同的加速度加速上升,由于m1+m2>m3,故系统的重心加速下降,系统处于失重状态,因此T <(m1+m2+m3)g.而m2移至m1上后,由于左边物体m1、m2加速下降而失重,因此跨过滑轮的连线张力T0<(m1+m2)g;由于右边物体m3加速上升而超重,因此跨过滑轮的连线张力T0>m3g.(2)若需定量计算弹簧秤的读数,则将m1、m2、m3三个物体组成的连接体使用隔离法,求出其间的相互作用力T0,而弹簧秤读数T=2T0,即可求解.答案:B跟踪反馈参考答案:1.B 2.A 3.AD 4.D。

超重与失重

超重与失重

解析 吊车从A向C运动的过程中,加速度的方向斜向上, 在竖直方向的分加速度向上,所以物体M处于超重状态;同时 吊车水平方向的分加速度的方向向右,所以物体M受到的摩擦 力的方向一定向右,故A项错误,B项正确;吊车经过D点时, 做匀速圆周运动,则物体M的加速度的方向竖直向下,处于失 重状态;在水平方向物体M不受摩擦力,故C项正确;由于加 速度大小未知,不能判断出吊车的底板对M的支持力是否为零, D项错误。答案 BC
考向2.根据超重、失重现象判断物体的受 力情况
【例5】(多选)(2015·江苏单科)一人乘电梯 上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变 化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方 向,则人对地板的压力( )
A.t=2 s时最大
B.t=2 s时最小 C.t=8.5 s时最大 D.t=8.5 s时最小
解析 当电梯有向上的加速度时,人处于超重状态,人对地板 的压力大于重力,向上的加速度越大,压力越大,因此t=2 s时, 压力最大,选项A正确;当有向下的加速度时,人处于失重状态, 人对地板的压力小于人的重力,向下的加速度越大,压力越小, 因此t=8.5 s时压力最小,选项D正确。答案 AD
物的平台,可以沿着斜面上的直轨道运送物体。某次传送
平台B沿轨道将货物A向下传送到斜面轨道下端,运动过程
可用如图乙所示的速度—时间图象表示。下列分析中不正 确的是( )
A.0~t1时间内,B对A的支持力小于A的重力,摩擦力水平向右 B.t1~t2时间内,B对A的支持力等于A的重力,摩擦力水平向左 C.t2~t3时间内,B对A的支持力大于A的重力,摩擦力水平向右 D.0~t1时间内出现失重现象,t2~t3时间内出现超重现象
3.(2020·吉林模拟)某人在地面上最多可举起 50 kg 的物体,他在竖直向上运动的电 梯中最多举起了 60 kg 的物体,据此判断此电梯加速度的大小和方向为(g 取 10 m/s2)( )

2019届高三二轮复习:超重、失重与连接体题型归纳

2019届高三二轮复习:超重、失重与连接体题型归纳

2019届高三二轮复习超重、失重与连接体题型归纳类型一、升降机里的超重和失重现象 例1、在升降机中有一个小球系于弹簧下端,升降机静止时,弹簧伸长4cm ,升降机运动时,弹簧伸长2cm ,这时升降机的运动状况可能是( )A. 以21/m s 的加速度加速下降 B .以24.9/m s 的加速度减速上升 C. 以21/m s 的加速度加速上升 D. 以24.9/m s 的加速度加速下降【答案】BD【解析】静止时重力等于弹力,1mg kx =(1);升降机运动时,弹簧伸长2cm ,弹簧伸长变短了,说明小球处于失重状态,加速度向下,2mg kx ma -= (2) 解得 21 4.9/2a g m s ==。

升降机可能的运动状态是:加速下降或减速上升。

故选BD 。

【总结升华】根据弹簧伸长的长短变化判断出是超重还是失重,即判断出加速度方向,再根据牛顿第二定律列出方程求解。

加速度向上是超重,加速度向下是失重。

一个加速度对应的有两种运动。

举一反三【变式1】如图所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动。

下列各种情况中,体 重计的示数最大的是( )A .电梯匀减速上升,加速度的大小为 1.0 2/m sB .电梯匀加速上升,加速度的大小为 1.0 2/m sC .电梯匀减速下降,加速度的大小为 0.5 2/m sD .电梯匀加速下降,加速度的大小为 0.5 2/m s【答案】B【解析】题目要求体重计示数最大的,就是要求超重的,匀加速上升或匀减速下降的,A 、D 错,只能从B 、C 两个选项中选,再根据 N m g m a -= N m g m a =+ 可知,加速度大的,体重计的示数大,所以B 正确。

【变式2】一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a 随时间t 变化的图线如图所示,以竖直向上为a 的正方向,则人对地板的压力A .t =2s 时最大B .t =2s 时最小C .t =8.5s 时最大D .t =8.5s 时最小【答案】AD【解析】0~4s ,加速度向上,人超重,设地板对人支持力为F N ,则F N –mg = ma ,当t =2s 时,加速度最大,支持力就最大,根据牛顿第三定律,人对地板压力也最大;7~10s ,加速度向下,人失重,设地板对人支持力为F N ,则mg –F N =ma , F N = mg –ma ;当t =8.5s 时,加速度最大,支持力就最小,根据牛顿第三定律,人对地板压力也最小。

届高三二轮复习超重失重与连接体题型归纳

届高三二轮复习超重失重与连接体题型归纳

2019届高三二轮复习超重、失重与连接体题型归纳类型一、升降机里的超重和失重现象 例1、在升降机中有一个小球系于弹簧下端,升降机静止时,弹簧伸长4cm ,升降机运动时,弹簧伸长2cm ,这时升降机的运动状况可能是( )A. 以21/m s 的加速度加速下降 B .以24.9/m s 的加速度减速上升 C. 以21/m s 的加速度加速上升 D. 以24.9/m s 的加速度加速下降 【答案】BD【解析】静止时重力等于弹力,1mg kx =(1);升降机运动时,弹簧伸长2cm ,弹簧伸长变短了,说明小球处于失重状态,加速度向下,2mg kx ma -= (2)解得 21 4.9/2a g m s ==。

升降机可能的运动状态是:加速下降或减速上升。

故选BD 。

【总结升华】根据弹簧伸长的长短变化判断出是超重还是失重,即判断出加速度方向,再根据牛顿第二定律列出方程求解。

加速度向上是超重,加速度向下是失重。

一个加速度对应的有两种运动。

举一反三【变式1】如图所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动。

下列各种情况中,体 重计的示数最大的是( )A .电梯匀减速上升,加速度的大小为 1.0 2/m sB .电梯匀加速上升,加速度的大小为 1.0 2/m sC .电梯匀减速下降,加速度的大小为 0.5 2/m sD .电梯匀加速下降,加速度的大小为 0.5 2/m s【答案】B【解析】题目要求体重计示数最大的,就是要求超重的,匀加速上升或匀减速下降的,A 、D 错,只能从B 、C 两个选项中选,再根据 N m g m a -=N mg ma =+ 可知,加速度大的,体重计的示数大,所以B 正确。

【变式2】一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a 随时间t 变化的图线如图所示,以竖直向上为a 的正方向,则人对地板的压力A .t =2s 时最大B .t =2s 时最小C .t =8.5s 时最大D .t =8.5s 时最小【答案】AD【解析】0~4s ,加速度向上,人超重,设地板对人支持力为F N ,则F N –mg = ma ,当t =2s 时,加速度最大,支持力就最大,根据牛顿第三定律,人对地板压力也最大;7~10s ,加速度向下,人失重,设地板对人支持力为F N ,则mg –F N =ma , F N = mg –ma ;当t =8.5s 时,加速度最大,支持力就最小,根据牛顿第三定律,人对地板压力也最小。

与超重和失重有关的实际问题

与超重和失重有关的实际问题

与超重和失重有关的实际问题河北 蒋为民当物体具有向上的加速度时,物体受水平面的支持力或悬绳的拉力大于重力,称为超重。

当物体有向下的加速度时,物体受水平面的支持力或悬绳的拉力小于重力,称为失重。

利用超重和失重能解决很多实际问题,现举例如下:例1. “蹦极”是一种近年流行的能使人获得强烈超重、失重感的非常“刺激”的惊险娱乐运动项目:人处在离水面上方十层楼的高处(如悬崖边、大桥上、伞塔顶等),用橡皮弹性绳拴住身体,让人自由落下,落到一定位置时弹性绳拉紧,为简化起见,设人体立即做匀减速运动,到接近水面时速度刚好减为零,然后再反弹。

已知某“勇敢者”头戴重50N 的头盔,开始下落的高度为76m ,设计的系统使人落到离水面28m 时弹性绳才绷紧,则当他落到离水面高度50m 左右位置时,戴着头盔的头部感觉如何?当他落到离水面15m 左右的位置时(头朝下脚朝上),其颈部要用多大的力才能拉住头盔?[解析]当此“勇敢者”下落到离水面50m 左右高度时,他正处于自由下落状态,即a=g ,因此,这个人以及他身上的装备都正处于完全失重状态,即此人戴着头盔的头部既感觉不到头盔向下的拉力,也感觉不到向上的压力。

由题设条件可知,在人下落h=76m-28m=48m 时,弹性绳开始绷紧,产生弹力并立即使人做匀减速运动,处于超重状态,在继续向下运动28m 后速度减为零,因此我们可以求出此过程中人的加速度,人自由下落h=48m 时的速度为v gh m s ==⨯⨯=221048/ 960m s /。

设弹性绳绷紧后产生的加速度大小为a ,则由匀变速运动的速度、位移公式得a v s m s m s ==⨯≈222296022817//在此过程中,对头盔,由牛顿第二定律得F mg ma -=F m g m a N N N F =+=+⨯=50501017135,即为人的颈部对头盔向上的拉力。

例2 下列说法正确的是( )A. 体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B. 蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C. 举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D. 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态[解析]加速度方向向下,物体处于失重状态,它包括两种情况:其一物体加速向下,其二物体减速向上,A ,C 、D 选项中的对象都处于平衡状态,只有B 选项中处于失重状态,故B 正确。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

超重和失重 问题
超重和失重是两个很重要的物理现象。

当物体的加速度向上时,物体对支持物的压力大于物体的重力,这种现象叫做超重;当物体的加速度向下时,物体对支持物的压力小于物体的重力,这种现象叫做失重;当物体向下的加速度为g 时,物体对支持物的压力为零,这种现象叫做完全失重。

下面通过举例说明超重和失重的有关问题。

【例1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤,如图1所示,弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m =4kg 的物体,试分析下列情况下电梯的运动情况(g 取10m/s 2):
(1)当弹簧秤的示数T 1=40N ,且保持不变.
(2)当弹簧秤的示数T 2=32N ,且保持不变.
(3)当弹簧秤的示数T 3=44N ,且保持不变. 解析:选取物体为研究对象,它受到重力mg 和竖直向上的拉力T 的
作用.规定竖直向上方向为正方向.
当T 1=40N 时,根据牛顿第二定律有T 1-mg =ma 1,则 0/410440211=⨯-=-=s m m mg T a
由此可见电梯处于静止或匀速直线运动状态.
(2)当T 2=32N 时,根据牛顿第二定律有T 2-mg =ma 2,则 2
222/2/44032s m s m m mg T a -=-=-=
式中的负号示物体的加速度方向与所选定的正方向相反,即电梯的加速度方向竖直向下.电梯加速下降或减速上升.
(3)当T 3=44N 时,根据牛顿第二定律有T 3-mg =ma 3,则
2
233/1/44044s m s m m mg T a =-=-=
加速度为正值表示电梯的加速度方向与所选的正方向相同,即电梯的加速度方向竖直向上.电梯加速上升或减速下降.
小结:当物体加速下降或减速上升时,亦即具有竖直向下的加速度时,物体处于失重状态;当物体加速上升或减速下降时,亦即具有竖直向上的加速度时,物体处于超重状态.
【例2】举重运动员在地面上能举起120kg 的重物,而在运动着的升降机中却只能举起100kg 的重物,求升降机运动的加速度.若在以2.5m/s 2的加速度加速下降的升降机中,此运动员能举起质量多大的重物?(g 取10m/s 2)
解析:运动员在地面上能举起120kg 的重物,则运动员能发挥的向上的最大支撑力F =m 1g =120×10N =1200N , (1)在运动着的升降机中只能举起100kg 的重物,可见该重物超重了,升
降机应具有向上的加速度
对于重物:F -m 2g=m 2 a 1,则
2
2221/2/10010001200s m s m m g m F a =-=-=
(2)当升降机以a 2=2.5m/s 2的加速度加速下降时,重物失重.对于重物,
F mg
图1
m g F m a m 120010 2.5kg 160kg 3323-=,得==-=.F g a -2
点拨:题中的一个隐含条件是:该运动员能发挥的向上的最大支撑力(即举重时对重物的最大支持力)是一个恒量,它是由运动员本身的素质决定的,不随电梯运动状态的改变而改变.
【例3】如图3所示,是电梯上升的v ~t 图线,若电梯的质量为100kg ,则承受电梯的钢绳受到的拉力在0~2s 之间、2~6s 之间、6~9s 之间分别为多大?(g 取10m/s 2)
解析:从图中可以看出电梯的运动情况为先加
速、后匀速、再减速,根据v -t 图线可以确定电梯
的加速度,由牛顿运动定律可列式求解对电梯的受
力情况分析如图3所示:
(1)由v -t 图线可知,0~2s 内电梯的速度从0
均匀增加到6m/s ,其加速度a 1=(v t -v 0)/t =3m/s 2 由牛顿第二定律可得F 1-mg =ma 1
解得钢绳拉力 F 1=m(g +a 1)=1300 N
(2)在2~6s 内,电梯做匀速运动.F 2=mg =1000N
(3)在6~9s 内,电梯作匀减速运动,v 0=6m/s ,v t =0,加速度a 2=(v t -v 0)/t =-2m/s 2 由牛顿第二定律可得F 3-mg =ma 2,解得钢绳的拉力F 3=m (g +a 2)=800N .
点拨:本题是已知物体的运动情况求物体的受力情况,而电梯的运动情况则由图象给出.要学会从已知的v ~t 图线中找出有关的已知条件.
小结:从计算结果来看吊起电梯的钢绳的拉力与它的速度无关,而与它的加速度有关,即超失重的条件是看物体运动的加速度而不是看物体运动的速度。

【例4】如图4所示,倾斜索道与水平线的夹角θ=37°,当载人车厢沿索道向上的加速度为5 m/s 2,人的质量为50kg ,且相对车厢静止。

求:人对车厢的压力为多大?(sin37°=0.6)
解析: 由题意知,人在沿钢索的方向上的加速度为a,人的质量为m,人具有竖直向上的加速度分量为a 上=asin37°,此时人处于超重状态,在竖直方向上由牛顿第二定律得 FN -mg=ma上 ,则
()N N ma mg F N 65037sin 51050=︒+⨯=+=上
点拨:当物体运动的加速度不在竖直方向时,可以将加速度沿水平方向和竖直方向分解,然后利用牛顿第二定律列出对应的方程即可。

小结:虽然物体运动的加速度不是竖直方向,但是只要在竖直方向上有向上的分量,物体就处于超重状态;在竖直方向上有向下的分量,物体就处于失重状态。

【例5】如图5所示,底坐A 上装有一根直立长杆,其总质量为M ,杆上套有质量为m 的环B ,它与杆有摩擦,当环从底座以初速度向上飞起时(底座保持静止,环的加速度大小为a 1,环下落时,环的加速度大小为a 2。

求环在升起和下落的过程中,底坐对水平的压力分图4 a
a 平
a 上 图3
别是多少?
解析:取 A 和B 整体为研究对象。

由题意可知,环上升过程中作匀减速
运动、下降过程中作匀加速运动,这两个过程中系统都具有向下的加速度,
处于失重状态。

所以环上升和下降过程中,A 对地面的压力都小于整体的重
力。

(1)将A 、B 视为一个整体,环升起时加速度a 1向下,取向下的方向为正方向,则 (M+m)g -F 1=ma 1 即F 1=( M+m)g -ma 1
(2)将A 、B 视为一个整体,环下落时加速度a 2向下,则:
(M+m)g - F 2=ma 2
即F 2=( M+m)g -ma 2
所以环上升时水平地面对底座的支持力F 1=(M+m)g -ma 1,下降时水平地面对底座的支持力F 2=(M+m)g -ma 2
小结:在定性判断物体系是超重还是失重时,只需看物体系在竖直方向上的加速度是向上还是向下的。

在定量计算支持力或悬挂物体系的悬线所受的拉力时,可用物体系统的总重力加上“超”重量或减去“失”重量。

这样分析,思路更加简捷。

【例6】如图6所示,质量为m的物体A放在质量为M 的平台B上,随平台B 在竖直方向上做简谐振动,振幅一定.运动到最高点时,物体A对平台B 的压力恰好为零.当物体A运动到最低点时,求弹簧弹力的大小.
解析: 物体A在竖直平面内做简谐振动,由物体A运动到最高点时对平
台B的压力为零,即可知道物体A在运动到最高点时的加速度为a=g.由简
谐振动的对称性可知,物体A运动到最低点时的加速度与最高点时的加速度
大小相等,方向相反,故物体A运动到最低点时的加速度的大小也为a=g,
方向竖直向上.因平台B和物体A有相同的加速度,所以整体在最低点有大小为a=g,方向竖直向上的加速度,整体处于超重状态,所以弹簧上的弹力

F N =(M +m)g+(M +m)a =2(M +m)g
小结:运用超重、失重的相关知识来求解和弹簧相连的物体在竖直方向上运动的问题时,常用弹簧振子运动的对称性来求物体的加速度
练习:
1.在太空站的完全失重环境中,下列仪器能继续使用的是( )
A. 水银温度计
B. 天平
C. 打点计时器
D. 弹簧秤
2.原来作匀速运动的木箱内,有一被伸长弹簧拉住、具有一定质量
的物体A 静止在地板上,如图所示。

现发现A 突然被弹簧拉向右方。


此可判断,木箱的运动可能是( )
A 、加速下降;
B 、减速上升;
C 、匀速向右运动;
D 、加速向左运动。

3.一个人蹲在磅秤上不动时,称其重力为G ,当此人突然站起时,在整个站起过程中,磅秤的读数为( )
A.先小于G ,后大于G
B.先大于G ,后小于G
C.大于G
D.小于G
4、如图,m 1和m 2是叠放在一起的两木块,现将它们一起以初速度v 斜向上抛出,不考虑空气阻力,抛出后m 2的受力情况是( ) A 、只受重力; m 1
m 2
V 图5 A B 图6 A B
B、受重力和m1的压力作用;
C、受重力、m1的压力和摩擦力作用;
D、所受合力的方向与初速度方向一致。

5、质量为m的物体沿质量为M的静止光滑斜面下滑,斜面倾角为α。

水平地面对斜面体的支持力为________。

答案:1. A、C、D 2. A、B、D 3. A 4. A 5. (M+m)g-mgsin2α。

相关文档
最新文档