2020新课标高考物理一轮复习精编解析版复习资料(15)超重与失重瞬时问题

2020新课标高考物理一轮复习精编解析版复习资料（15）

超重与失重瞬时问题

第3课时超重与失重瞬时咨询题

1.(2018·佛山市质检二)图6是我国〝美男子〞长征火箭把载

人神舟飞船送上太空的情形．宇航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查，以下讲法正确的选项是(BC)

A．火箭加速上升时，宇航员处于失重状态

B．飞船加速下落时，宇航员处于失重状态

C．飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力

D．火箭上升的加速度逐步减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力图6

解析加速上升或减速下降，加速度均是向上，处于超重状态；加速下降或减速上升，加速度均是向下，处于失重状态，由此知选项B、C正确．

2.一个研究性学习小组设计了一个竖直加速度器，如图7所示．

把轻弹簧上端用胶带固定在一块纸板上，让其自然下垂，在弹簧末

端处的纸板上刻上水平线A.现把垫圈用胶带固定在弹簧的下端，在

垫圈自由垂下处刻上水平线B，在B的下方刻一水平线C，使AB间

距等于BC间距．假定当地重力加速度g＝10 m/s2，当加速度器在竖

直方向运动时，假设弹簧末端的垫圈(BC)

A．在A处，那么表示现在的加速度为零图7

B．在A处，那么表示现在的加速度大小为g，且方向向下

C．在C处，那么质量为50 g的垫圈对弹簧的拉力为1 N

D．在BC之间某处，那么现在加速度器一定是在加速上升

解析 设AB ＝BC ＝x ，由题意知，mg ＝kx ，在A 处mg ＝ma A ，a A ＝g ，方向竖直向下，B 正确；在C 处，2kx －mg ＝ma C ，a C ＝g ，方向竖直向上，现在弹力F ＝2kx ＝2mg ＝1 N ，C 正确；在B 、C 之间弹力F 大于mg ，加速度方向竖直向上，但加速度器不一定在加速上升，也可能减速下降，故D 错误．

3．如图8所示，质量为m 的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB 托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB 突然向下撤离的瞬时，小球的加速度大小为( B )

图8

A ．0 B.233g C ．g D.3

3

g

解析 撤离木板时，小球所受重力和弹簧弹力没变，二者合力大小等于撤离木板前木板对小球的支持力F N ，由于F N ＝mg cos 30°＝233mg ，因此撤离木板后，小球加速度大小为：a ＝F N m ＝23

3

g .

4．(2018·福建厦门六中期中)如图9所示，A 、B 两小球分不连 在弹簧两端，B 端用细线固定在倾角为30°光滑斜面上，假设不计弹

簧质量，在线被剪断瞬时，A 、B 两球的加速度分不为( D ) 图9 A ．都等于g 2 B.g

2

和0

C.M A ＋M B M B ·g 2和0 D ．0和M A ＋M B M B ·g 2

5．(2018·福建厦门六中期中)2018年奥运会在北京举行，由此推动了全民健身运动的蓬勃进展．体重为m ＝50 kg 的小芳在校运会上，以背越式成功地跃过了1.80 m 的高度，成为高三组跳高冠军．假设忽略空气阻力，g 取10 m/s 2.那么以下讲法正确的选项是

( C )

A ．小芳下降过程处于超重状态

B ．小芳起跳以后在上升过程中处于超重状态

C ．小芳起跳时地面对她的支持力大于她的重力

D ．起跃过程地面对小芳至少做了900 J 的功

6．由静止开始竖直向上运动的电梯里，某同学把测量加速度的传感器固定在手提包上，手提包与传运动过程

匀加速

匀速直线运动

匀减速

在运算机上画出手提包在此过程中速度v、加速度a、手对手提包的拉力F、位移x随时刻的变化关系

图象，请依照上表数据和所学知识，判定以下选项中正确的选项是(g取10 m/s2)

(C)

解析从表中数据可知，匀加速运动的加速度大小为0.4 m/s2，匀减速运动的加速度大小也为0.4 m/s2，匀加速运动时手提包受到的拉力为F1＝m(g＋a)＝10.4 N，匀减速运动时手提包受到的拉力为F2＝m(g－a)＝9.6 N．由图象能够得出，A图中加速运动和减速运动的加速度大小均为0.5 m/s2，B图象中，0～2 s内，加速度越来越小，10 s～12 s，加速度越来越大；D图象中，物体分段做匀速直线运动．综合分析得出，C 正确．

7．消防队员为缩短下楼的时刻，往往抱着竖直的杆直截了当滑下．假设一名质量为60 kg、训练有素的消防队员从七楼(即离地面18 m的高度)抱着竖直的杆以最短的时刻滑下．杆的质量为200 kg，消防队员着地的速度不能大于6 m/s，手和腿对杆的最大压力为1 800 N，手和腿与杆之间的动摩擦因数为0.5，设

当地重力加速度g＝10 m/s2.假设杆是搁在地面上的，杆在水平方向不移动．试求：

(1)消防队员下滑过程中的最大速度．

(2)消防队员下滑过程中杆对地面的最大压力．

(3)消防队员下滑的最短时刻．

答案(1)12 m/s(2)2 900 N(3)2.4 s

解析(1)消防队员开始时期自由下落的末速度即为下滑过程的最大速度v m，有2gh1＝v2m 消防队员受到的滑动摩擦力

F f＝μF N＝0.5×1 800 N＝900 N.

减速时期的加速度大小：a2＝F f－mg

m

＝5 m/s2

减速过程的位移为h2，由v2m－v2＝2a2h2

又h＝h1＋h2

以上各式联立可得：v m＝12 m/s

(2)以杆为研究对象得：F N＝Mg＋F f＝2 900 N

(3)最短时刻为t min＝v m

g

＋

v m－v

a2

＝2.4 s．

8．(2018·福州综合练习)如图10所示，游乐场有一斜面长为x1

的滑梯，与水平面夹角为θ，在滑梯下端的水平地面上铺设有塑胶

垫．小孩从滑梯顶端由静止开始下滑，不计在衔接处速率的变化，

他还能够在塑胶垫上再滑行x2的距离停止．小孩与滑梯表面的

动摩擦因数μ1，试求：(重力加速度为g) 图10

(1)小孩在斜面上滑行的时刻．

(2)小孩与塑胶垫之间的动摩擦因数μ2的值．

答案(1)

2x1

g(sin θ－μ1cos θ)

(2)

x1

x2(sin θ－μ1cos θ)

解析(1)设小孩的质量为m，在滑梯上他受到三个力的作用，依照牛顿第二定律有mg sin θ－F f1＝ma1

F f1＝μ1F N1＝μ1mg cos θ

因此mg sin θ－μ1mg cos θ＝ma1

得a1＝g(sin θ－μ1cos θ)

由运动学公式x1＝1

2a1t 2

1得

t1＝2x1

a1

＝2x1

g(sin θ－μ1cos θ)

(2)由v2＝2a1x1得滑到斜面末端速度