高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第讲超重和失重加练半小时教科版.docx

第23讲超重和失重
[方法点拨] (1)从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态．(2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态．
1．(多选)(2017·湖南衡阳八中五模)如图1所示，运动员“3m跳板跳水”运动的过程可简化为：运动员走上跳板，将跳板从水平位置B压到最低点C，跳板又将运动员竖直向上弹到最高点A，然后运动员做自由落体运动，竖直落入水中．跳板自身重力忽略不计，则下列说法正确的是( )
图1
A．运动员向下运动(B→C)的过程中，先超重后失重，对跳板的压力先减小后增大
B．运动员向下运动(B→C)的过程中，先失重后超重，对跳板的压力一直增大
C．运动员向上运动(C→B)的过程中，先失重后超重，对跳板的压力先增大后减小
D．运动员向上运动(B→A)的过程中，一直处于失重状态
2．如图2所示，一刚性正方体盒内密封一小球，盒子六面均与小球相切，将其竖直向上抛出后，若空气阻力与速度成正比，下列说法正确的是( )
图2
A．在上升和下降过程中，小球对盒子的作用力均为零
B．在上升过程中，盒子底部对小球有向上的作用力
C．在下降过程中，盒子顶部对小球有向下的作用力
D．在抛出点，盒子上升时所受的阻力大于返回时所受的阻力
3．如图3甲所示，是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心．图乙是根据力传感器采集到的数据画出的力—时间图像．两图中a～g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出．取重力加速度g＝10m/s2.根据图像分析可知( )
图3
A．人的重力为1500N
B．c点位置人处于超重状态
C．e点位置人处于失重状态
D．d点的加速度小于f点的加速度
4．(2017·四川绵阳二诊)2016年10月17日，我国用长征二号FY11运载火箭将“神舟十一号”飞船送入预定转移轨道．关于火箭发射，下列说法正确的是( )
A．火箭刚离开发射架时，火箭处于失重状态
B．火箭刚离开发射架时，火箭处于超重状态
C．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
D．火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力小于火箭对气流的作用力
5.(2017·河北邢台模拟)在德国首都柏林举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中，克罗地亚选手弗拉西奇以2.04m的成绩获得冠军，如图4所示．弗拉西奇的身高约为1.93m，忽略空气阻力，g取10m/s2.则下列说法正确的是( )
图4
A．弗拉西奇在下降过程中处于完全失重状态
B．弗拉西奇起跳以后在上升的过程中处于超重状态
C．弗拉西奇起跳时地面对她的支持力等于她所受的重力
D．弗拉西奇起跳时的初速度大约为3m/s
6．(2018·山东青岛二中模拟)如图5，质量为M的缆车车厢通过悬臂固定悬挂在缆绳上，车厢水平底板上放置一质量为m的货物，在缆绳牵引下货物随车厢一起斜向上加速运动．若运动过程中悬臂和车厢始终处于竖直方向，重力加速度大小为g，则( )
图5
A．车厢对货物的作用力大小等于mg
B．车厢对货物的作用力方向平行于缆绳向上
C．悬臂对车厢的作用力大于(M＋m)g
D．悬臂对车厢的作用力方向沿悬臂竖直向上
7．如图6所示，质量为M的木楔ABC静置于粗糙水平面上，在斜面顶端将一质量为m的物体，以一定的初速度从A点沿平行于斜面的方向推出，物体m沿斜面向下做减速运动，在减速运动过程中，下列说法中正确的是( )
图6
A．地面对木楔的支持力大于(M＋m)g
B．地面对木楔的支持力小于(M＋m)g
C．地面对木楔的支持力等于(M＋m)g
D．地面对木楔的摩擦力为0
8．(2018·广东东莞模拟)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？(取g＝10 m/s2)
答案精析
1．BD
2．D [由于受到空气阻力，在上升和下降过程中，小球和盒子的加速度均不等于重力加速度，小球对盒子的作用力均不为零，选项A 错误；在上升过程中，重力与阻力方向相同，加速度大小大于g ，盒子顶部对小球有向下的作用力，选项B 错误；在下降过程中，重力与阻力方向相反，加速度大小小于g ，盒子底部对小球有向上的作用力，选项C 错误；由功能关系可知，盒子上升时的速度大于返回到抛出点时的速度，根据题述，盒子所受空气阻力与速度成正比，因此在抛出点，盒子上升时所受的阻力大于返回时所受的阻力，选项D 正确．]
3．B [由题图甲、乙可知，人的重力等于500 N ，质量m ＝50 kg ，b 点位置人处于失重状态，c 、d 、e 点位置人处于超重状态，选项A 、C 错误，B 正确；d 点位置力传感器对人的支持力F 最大，为1 500 N ，由F －mg ＝ma 可知，d 点的加速度a d ＝20 m/s 2
，f 点位置力传感器对人的支持力为0N ，由F －mg ＝ma 可知，f 点的加速度a f ＝－10m/s 2，故d 点的加速度大于f 点的加速度，选项D 错误．]
4．B
5．A [在上升和下降过程中，弗拉西奇的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，选项A 正确，B 错误；弗拉西奇起跳时地面对她的支持力大于她所受的重力，选项C 错误；弗拉西奇在上升的过程中可近似认为做竖直上抛运动，由运动学公式v 02＝2gh 可得初速度v 0＝2gh ＝－1.932m/s ≈4.6 m/s ，选项D 错误．] 6．C [货物随车厢一起斜向上加速运动，由牛顿第二定律可知车厢与货物的重力和悬臂对车厢作用力的合力方向应与加速度方向一致，故悬臂对车厢的作用力方向是斜向上的，选项D 错误；由于车厢和货物在竖直方向有向上的分加速度，处于超重状态，故悬臂对车厢的作用力大于(M ＋m )g ，选项C 正确；同理，对车厢中货物用隔离法分析可知，车厢对货物的作用力大小大于mg ，方向是斜向上的，但不平行于缆绳，选项A 、B 错误．]
7．A [物体m 沿斜面向下做减速运动，加速度方向沿斜面向上，则其沿竖直向上的方向有分量，物体与木楔组成的系统处于超重状态，故A 正确，B 、C 错误；物体加速度沿水平方向的分量向右，说明地面对木楔的摩擦力方向水平向右，故D 错误．]
8．2m/s 2
，方向向上 160kg
解析 运动员在地面上能举起m 0＝120kg 的重物，
则运动员向上的最大支撑力F ＝m 0g ＝1200N.
在运动着的升降机中只能举起m 1＝100kg 的重物，可见该重物处于超重状态，升降机应具有向上的加速度，设此加速度为a 1，对重物由牛顿第二定律得F －m 1g ＝m 1a 1，解得a 1＝2m/s 2.当升降机以a 2＝2.5 m/s 2的加速度加速下降时，重物处于失重状态．设此时运动员能举起的
重物质量为m2，对重物由牛顿第二定律得m2g－F＝m2a2，解得m2＝160kg.。