新教材人教版高中物理必修第一册课后训练第四章6超重和失重试题及答案

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6超重和失重

基础巩固

1.(2019贵州遵义高一期末)在某中学的田径运动会上,小刚同学成功地跳过了1.60 m的高度。若忽略空气阻力,则下列说法正确的是()

A.小刚下降过程中处于超重状态

B.小刚起跳以后在上升过程中处于失重状态

C.小刚起跳时处于失重状态

D.小刚下降过程中与起跳时相比重力变小了

2.如图所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的v-t图像,则()

A.物体在0~2 s内处于失重状态

B.物体在2~4 s内处于超重状态

C.物体在4~5 s内处于失重状态

D.由于物体的质量未知,所以无法判断超重、失重状态

3.(多选)如图,物块在水平放置的台式弹簧秤上保持相对静止,弹簧秤的示数为15 N。要得出物块的重力为15 N的结论,还需要的依据是()

A.胡克定律

B.牛顿第三定律

C.当地的重力加速度为10 m/s2

D.物块处于平衡状态,平衡状态的物体所受合力为零

4.如图所示,一木箱内装一铁球,木箱的内宽与内高恰好与铁球的直径相等,当木箱自由下落时,下列说法正确的是()

A.不计空气阻力时,铁球对木箱下壁有压力

B.不计空气阻力时,铁球对木箱上壁有压力

C.有空气阻力时,铁球对木箱上壁有压力

D.有空气阻力时,铁球对木箱下壁有压力

5.(2019浙江湖州高一期中)一质量为m=40 kg的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从0时刻由静止开始下降,在0到6 s内体重计示数F的变化如图所示。试问:在这段时间内电梯下降的高度是多少?重力加速度g取10 m/s2。

6.一个质量是50 kg的人站在升降机的地板上,升降机的顶端悬挂了一个弹簧测力计,弹簧测力计下面挂着一个质量为m=5 kg的物体A,当升降机向上运动时,他看到弹簧测力计的示数为40 N,g取10 m/s2,求此时人对地板的压力大小。

能力提升

1.如图所示,“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a 点是弹性绳的原长位置,c点是人所到达的最低点,b点是人静止悬吊时的平衡位置,空气阻力不计。则人从P点落下到最低点c点的过程中()

A.人从a点开始做减速运动,一直处于失重状态

B.在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于超重状态

C.在bc段绳的拉力大于人的重力,人处于超重状态

D.在c点,人的速度为零,其加速度也为零

2.为了让乘客乘车更为舒适,研究人员设计了一种新型交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示。当此车减速上坡时,乘客()

A.处于失重状态

B.处于超重状态

C.受到向前的摩擦力作用

D.所受力的合力沿斜面向上

3.(2019浙江嘉兴期中)放在电梯地板上的一个木箱,被一根处于伸长状态的水平弹簧拉着,处于静止状态(如图所示),某时刻发现木箱突然被弹簧拉动,据此可判断出电梯的运动情况可能是()

A.匀速上升

B.加速上升

C.减速上升

D.减速下降

4.某运动员在蹦床比赛时,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,如图所示。g取10 m/s2,根据F-t图像求:

(1)运动员的质量。

(2)运动员在运动过程中的最大加速度大小。

(3)在不计空气阻力情况下,运动员离开蹦床上升的最大高度。

参考答案

6超重和失重

基础巩固

1.B在小刚下降过程,只受重力的作用,有向下的重力加速度,处于完全失重状态,A项错误;小刚起跳以后在上升过程,也是只受重力的作用,有向下的重力加速度,处于完全失重状态,B项正确;在小刚起跳过程中,地面要给他一个向上的支持力,支持力的大小大于重力的大小,才能够有向上的加速度,向上起跳时处于超重状态,C 项错误;小刚下降过程中与起跳时相比重力不变,D项错误。

2.C从加速度的角度看,0~2s内加速度为正,表示方向竖直向上,物体处于超重状态,A错误;2~4s内升降机匀速上升,加速度为零,物体既不超重也不失重,B错误;4~5s内升降机做减速上升,加速度竖直向下,物体处于失重状态,C正确;不知道物体的质量,也可以通过加速度的方向来判断物体处于失重还是超重状态,D错误。故选C。

3.BD弹簧秤的示数为15N,则物体对弹簧秤的压力为15N,根据牛顿第三定律可知,弹簧秤对物体的支持力为15N,对物体由平衡知识可知,物体的重力与弹簧秤对物体的支持力等大反向,则物体的重力为15N。要得出物块的重力为15N的结论,还需要的依据是牛顿第三定律和物体的平衡知识,故B、D正确。

4.D若不计空气阻力,整体只受到重力作用,加速度为g,隔离铁球,可知铁球只受重力作用,对木箱上、下壁均无压力,A、B错误;若受到空气阻力,整体加速度将小于g,隔离铁球,分析受力可知,铁球要受到木箱向上的作用力,其加速度才会小于g,由此可知铁球受到下壁的支持力,C错误,D正确。

5.解析由题图可知,在第一段时间t1=1s内,电梯向下匀加速运动,

mg-F1=ma1,

解得a1=2m/s2

a1t12=1m

电梯下降的高度h1=1

2

在第二段时间t2=3s内,电梯向下匀速运动,

速度为v=a1t1=2m/s

下降高度h2=vt2=6m

在第三段时间t3=2s内,电梯向下匀减速运动,

F2-mg=ma2,

解得a2=1m/s2

下降高度h3=vt3-1

2

a2t32=2m

所以,在整个过程中,电梯下降的总高度为

h=h1+h2+h3=9m。

答案9 m

6.解析

以A为研究对象,对A进行受力分析如图所示。

选向下的方向为正方向,由牛顿第二定律可得m A g-F T=ma

所以a=m A g-F T

m A

=5×10-40

5

m/s2=2m/s2

再以人为研究对象,他受到向下的重力m

g和地板的支持力F N。仍选向下的

方向为正方向,同理由牛顿第二定律可得m

g-F N=m人a

所以F N=m人g-m人a=400N

由牛顿第三定律可知,人对地板的压力大小为400N。

答案400 N

能力提升

1.C人从a点到c点过程,开始先做加速运动,再做减速运动,故选项A错误;在平衡位置b点上方重力大于拉力,加速度方向向下,人处于失重状态,故选项B错误;在b点下方拉力大于重力,人处于超重状态,故选项C正确;在c点速度为零,但加速度方向向上,故选项D错误。

2.A当此车减速上坡时,整体的加速度沿斜面向下,乘客具有向下的分加速度,所以根据牛顿运动定律可知乘客处于失重状态,故A正确,B错误;对乘客进行受力分析,乘客受重力、支持力,由于乘客加速度沿斜面向下,而静摩擦力必沿水平方向,由于乘客有水平向左的分加速度,所以受到向后(水平向左)的摩擦力作用,故C错误。由于乘客加速度沿斜面向下,根据牛顿第二定律得所受力的合力沿斜面向下,故D错误。

3.C木箱突然被拉动,表明木箱所受摩擦力变小了,即木箱与地板之间的弹力变小了,重力大于弹力,木箱所受合力向下,处于失重状态,选项C正确。

4.解析(1)由题图可知,刚站上去的时候弹力等于重力,故运动员所受重力为

500N,设运动员质量为m,则m=G

g

=50kg。

(2)由题图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 m

a m=F m-mg

m =2500-500

50

m/s2=40m/s2。

(3)由题图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9.4s,再下落到蹦床上的时刻为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0.8s。

设运动员上升的最大高度为H,则

H=1

2gt2=1

2

×10×0.82m=3.2m。

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