1、1 课时分层作业课时分层作业( (十七十七) )超重和失重超重和失重 (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一对超重和失重的理解对超重和失重的理解 1(多选多选)如图是娱乐节目中设计的如图是娱乐节目中设计的“导师战车导师战车”。当坐在战车中的导师按。当坐在战车中的导师按 下按钮时下按钮时，战车就由静止开始沿长战车就由静止开始沿长 10 m 的倾斜直轨道向下运动的倾斜直轨道向下运动；某时刻开始减某时刻开始减 速，到达站在轨道末端的学员面前时，恰好静止，整个过程历时速，到达站在轨道末端的学员面前时，恰好静止，整个过程历时 4 s。将加速、。将加速、 减速过程分别视为匀变速直线运动，则减
2、速过程分别视为匀变速直线运动，则() A战车运动过程中导师先失重后超重战车运动过程中导师先失重后超重 B战车运动过程中所受外力不变战车运动过程中所受外力不变 C战车加速过程中的加速度一定等于减速过程中的加速度战车加速过程中的加速度一定等于减速过程中的加速度 D战车运动过程中的最大速度为战车运动过程中的最大速度为 5 m/s AD“导师战车导师战车”沿斜面先加速后减速沿斜面先加速后减速，战车上的导师先失重后超重战车上的导师先失重后超重，A 正确正确；战车所受的合外力先沿斜面向下后沿斜面向上战车所受的合外力先沿斜面向下后沿斜面向上，外力不同外力不同，B 错误错误；因不因不 知加速和减速的时间关系，
3、故不能判断两个过程中加速度的大小关系，知加速和减速的时间关系，故不能判断两个过程中加速度的大小关系，C 错误错误； 设最大速度为设最大速度为 vm，则整个过程的平均速度为，则整个过程的平均速度为vm 2 ，由，由 vm 2 tx 可得可得 vm5 m/s，D 正确。正确。 2如图所示，在台秤的托盘上放一个支架，支架上固定一电磁铁如图所示，在台秤的托盘上放一个支架，支架上固定一电磁铁 A，电磁，电磁 铁铁 A 的正下方有一铁块的正下方有一铁块 B，电磁铁，电磁铁 A 不通电时，台秤的示数为不通电时，台秤的示数为 G。某时刻接通。某时刻接通 电源，在铁块电源，在铁块 B 被吸引起来的过程中，台秤的
4、示数将被吸引起来的过程中，台秤的示数将() A不变不变B变大变大 C变小变小D忽大忽小忽大忽小 B很多同学认为很多同学认为，当铁块当铁块 B 被吸起时脱离台秤被吸起时脱离台秤，所以对台秤的压力消失所以对台秤的压力消失， 2 台秤的示数减小，从而错选台秤的示数减小，从而错选 C。其实，铁块。其实，铁块 B 被吸起的过程是铁块被吸起的过程是铁块 B 加速上升加速上升 的过程，处于超重状态，即整体处于超重状态，所以整体对托盘的压力大于整的过程，处于超重状态，即整体处于超重状态，所以整体对托盘的压力大于整 体的重力，故选项体的重力，故选项 B 正确。正确。 3(多选多选)如图所示为蹦极运动的示意图。弹
5、性绳的一端固定在如图所示为蹦极运动的示意图。弹性绳的一端固定在 O 点，另一 点，另一 端和运动员相连。运动员从端和运动员相连。运动员从 O 点自由下落，至点自由下落，至 B 点弹性绳自然伸直，经过合力点弹性绳自然伸直，经过合力 为零的为零的 C 点到达最低点点到达最低点 D，然后弹起。整个过程中忽略空气阻力。分析这一过，然后弹起。整个过程中忽略空气阻力。分析这一过 程，下列表述正确的是程，下列表述正确的是() A从从 O 点到点到 B 点，运动员的加速度增大，处于失重状态点，运动员的加速度增大，处于失重状态 B从从 B 点到点到 C 点，运动员的速率减小，处于失重状态点，运动员的速率减小，处
6、于失重状态 C从从 B 点到点到 C 点，运动员的速率增大，处于失重状态点，运动员的速率增大，处于失重状态 D从从 C 点到点到 D 点，运动员的加速度增大，处于超重状态点，运动员的加速度增大，处于超重状态 CD运动员从运动员从 O 点到点到 B 点做自由落体运动，加速度为重力加速度，大小点做自由落体运动，加速度为重力加速度，大小 不变，运动员处于完全失重状态，不变，运动员处于完全失重状态，A 错误；运动员从错误；运动员从 B 点到点到 C 点的过程中，重点的过程中，重 力大于绳的弹力，加速度方向向下，但绳中的弹力增大，加速度减小，运动员力大于绳的弹力，加速度方向向下，但绳中的弹力增大，加速度
7、减小，运动员 做加速度逐渐减小的加速运动，处于失重状态，到达做加速度逐渐减小的加速运动，处于失重状态，到达 C 点时，加速度为零，速点时，加速度为零，速 度达到最大度达到最大，故故 B 错误错误，C 正确正确；运动员从运动员从 C 点到点到 D 点的过程中点的过程中，重力小于弹重力小于弹 力，加速度方向向上，绳中的弹力增大，加速度增大，运动员做加速度逐渐增力，加速度方向向上，绳中的弹力增大，加速度增大，运动员做加速度逐渐增 大的减速运动，处于超重状态，大的减速运动，处于超重状态，D 正确。正确。 考点二考点二超重、失重的有关计算超重、失重的有关计算 4某人在地面上最多可举起某人在地面上最多可举
8、起 50 kg 的物体，某时刻他在竖直向上运动的电的物体，某时刻他在竖直向上运动的电 梯中最多举起了梯中最多举起了 60 kg 的物体，据此判断此电梯加速度的大小和方向的物体，据此判断此电梯加速度的大小和方向(g 取取 10 m/s2)() A2 m/s2，方向竖直向上，方向竖直向上 B5 3 m/s2，方向竖直向上，方向竖直向上 C2 m/s2，方向竖直向下，方向竖直向下 3 D5 3 m/s2，方向竖直向下，方向竖直向下 D由题意知某时刻某人在竖直向上运动的电梯中最多举起了由题意知某时刻某人在竖直向上运动的电梯中最多举起了 60 kg 的物的物 体体，可知物体处于失重状态可知物体处于失重状
9、态，此人最大的举力为此人最大的举力为 Fmg5010 N500 N，则则 由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得，mgFma，解得，解得 am gF m 60 10500 60 m/s2 5 3 m/s2，方向竖直向下。，方向竖直向下。 5如图甲所示，质量如图甲所示，质量 m60 kg 的同学，双手抓住单杠做引体向上，他重的同学，双手抓住单杠做引体向上，他重 心的速率随时间变化的图像如图乙所示。心的速率随时间变化的图像如图乙所示。g 取取 10 m/s2，由图像可知，由图像可知() 甲甲乙乙 At0.5 s 时他的加速度为时他的加速度为 3 m/s2 Bt0.4 s 时他处于超重状态时他处于超重状
10、态 Ct1.1 s 时他受到单杠的作用力的大小是时他受到单杠的作用力的大小是 620 N Dt1.5 s 时他处于超重状态时他处于超重状态 B根据根据 vt 图像中图线的斜率表示加速度可知，图像中图线的斜率表示加速度可知，t0.5 s 时他的加速度时他的加速度为为 0.3 m/s2，选项选项 A 错误错误；t0.4 s 时他向上加速时他向上加速，加速度方向向上加速度方向向上，他处于超重状他处于超重状 态，选项态，选项 B 正确；正确；t1.1 s 时他的加速度为时他的加速度为 0，他受到单杠的作用力的大小等，他受到单杠的作用力的大小等于于 600 N，选项，选项 C 错误；错误；t1.5 s
11、时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于 失重状态，选项失重状态，选项 D 错误。错误。 6(多选多选)某人在地面上用体重计测得其体重为某人在地面上用体重计测得其体重为 49 kg。 。他将体重计移至电梯他将体重计移至电梯 内称其体重内称其体重， t0至至t3时间段内体重计的示数如图所示时间段内体重计的示数如图所示， 电梯运行电梯运行的的vt图可能是图可能是(取取 电梯向上运动的方向为正电梯向上运动的方向为正)() 4 AD由题图可知，在由题图可知，在 t0t1时间内，体重计的示数小于实际重量，则处于时间内，体重计的示数小于实际重量，则处于 失重状态
12、失重状态，此时具有向下的加速度此时具有向下的加速度；在在 t1t2时间内时间内，体重计的示数等于实际重体重计的示数等于实际重 量量，则既不超重也不失重则既不超重也不失重；在在 t2t3时间内时间内，体重计的示数大于实际重量体重计的示数大于实际重量，处于处于 超重状态，具有向上的加速度。据此判断超重状态，具有向上的加速度。据此判断 t0t1阶段加速下降或减速上升，阶段加速下降或减速上升，t1 t2阶段匀速运动或静止，阶段匀速运动或静止，t2t3阶段减速下降或加速上升，故阶段减速下降或加速上升，故 A、D 正确。正确。 考点三考点三超重、失重的应用超重、失重的应用 7在升降电梯内的地板上放一体重计
13、，电梯静止时，小敏站在体重计上在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，小敏站在体重计上， 体重计示数为体重计示数为 50 kg。在电梯运行过程中在电梯运行过程中，某一段时间内小敏发现体重计示数如某一段时间内小敏发现体重计示数如 图所示，在这段时间内图所示，在这段时间内(g 取取 10 m/s2)，下列说法正确的是，下列说法正确的是() A小敏所受的重力变小了小敏所受的重力变小了 B小敏对体重计的压力变大了小敏对体重计的压力变大了 C电梯一定竖直向下做加速运动电梯一定竖直向下做加速运动 D电梯的加速度大小为电梯的加速度大小为 2 m/s2，方向一定竖直向下，方向一定竖直向下 D由题图可知，在
14、这段时间内，小敏对体重计的压力变小了，小敏处于由题图可知，在这段时间内，小敏对体重计的压力变小了，小敏处于 失重状态失重状态，而她的重力没有改变而她的重力没有改变，A、B 错误错误；当小敏处于失重状态时当小敏处于失重状态时，小敏的小敏的 加速度方向向下加速度方向向下，电梯可能向上减速电梯可能向上减速，也可能向下加速也可能向下加速，C 错误错误；以竖直向下为以竖直向下为 正方向正方向， 由牛顿第二定律有由牛顿第二定律有 mgFma， F4010 N400 N， 解得解得 a2 m/s2， 方向竖直向下，方向竖直向下，D 正确。正确。 8.如图所示如图所示，金属小桶侧面有一小孔金属小桶侧面有一小孔
15、 A，当桶内盛水时当桶内盛水时，水会从小孔水会从小孔 A 中流中流 出。如果让装满水的小桶自由下落，不计空气阻力，则在小桶自由下落过程中出。如果让装满水的小桶自由下落，不计空气阻力，则在小桶自由下落过程中 5 () A水继续以相同的速度从小孔中喷出水继续以相同的速度从小孔中喷出 B水不再从小孔喷出水不再从小孔喷出 C水将以更大的速度喷出水将以更大的速度喷出 D水将以较小的速度喷出水将以较小的速度喷出 B水桶自由下落水桶自由下落，处于完全失重状态处于完全失重状态，故其中的水也处于完全失重状态故其中的水也处于完全失重状态， 对桶壁无压力，故水不会流出，故对桶壁无压力，故水不会流出，故 B 正确。正
16、确。 9(多选多选)如图所示，小球如图所示，小球 A 放在真空容器放在真空容器 B 内，小球的直径恰好等于正方内，小球的直径恰好等于正方 体体 B 的边长，将它们以初速度的边长，将它们以初速度 v0竖直上抛，竖直上抛，A、B 一起上升的过程中，下列说一起上升的过程中，下列说 法正确的是法正确的是() A若不计空气阻力，若不计空气阻力，A、B 间一定没有弹力间一定没有弹力 B若不计空气阻力，若不计空气阻力，A、B 间一定有弹力间一定有弹力 C若考虑空气阻力，若考虑空气阻力，A 对对 B 的上板一定有压力的上板一定有压力 D若考虑空气阻力，若考虑空气阻力，A 对对 B 的下板一定有压力的下板一定有
17、压力 AC若不计空气阻力若不计空气阻力，整体做竖直上抛运动整体做竖直上抛运动，处于完全失重状态处于完全失重状态，则则 A 对对 B 没有压力，没有压力，B 对对 A 也没有支持力，故也没有支持力，故 A 正确，正确，B 错误；若考虑空气阻力，以错误；若考虑空气阻力，以 整体为研究对象整体为研究对象，根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得：上升过程加速度大于上升过程加速度大于 g，再以球再以球 A 为研为研 究对象究对象，根据牛顿第二定律分析根据牛顿第二定律分析：A 受到的合力大于重力受到的合力大于重力，A 除受到重力外除受到重力外，还还 应受到向下的压力，因此应受到向下的压力，因此 B 对对 A
18、 的压力向下，即的压力向下，即 A 对对 B 的上板一定有压力，的上板一定有压力，C 正确，正确，D 错误。错误。 (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为 150 kg 的建筑的建筑 6 材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，g 取取 10 m/s2，下列判断正确的，下列判断正确的 是是() 甲甲乙乙 A前前 10 s 的悬线的拉力恒为的悬线的拉力恒为 1 500 N B46 s 末塔吊的材料离地面的距离为末塔吊的材料离地面的距离为 22 m C0
19、10 s 材料处于失重状态材料处于失重状态 D在在 3036 s 钢索最容易发生断裂钢索最容易发生断裂 B由图可知前由图可知前 10 s 内材料的加速度内材料的加速度 a0.1 m/s2， 由由 Fmgma 可解得悬可解得悬 线的拉力为线的拉力为 1 515 N，选项选项 A 错误错误；由图像面积可得整个过程材料上升的高度由图像面积可得整个过程材料上升的高度是是 28 m， 下降的高度为下降的高度为 6 m,46 s 末塔吊的材料离地面的距离为末塔吊的材料离地面的距离为 22 m， 选项选项 B 正确正确； 010 s 材料加速度向上材料加速度向上， 材料处于超重状态材料处于超重状态， Fmg
20、， 钢索最容易发生断裂钢索最容易发生断裂， 30 36 s 材料加速度向下材料加速度向下，材料处于失重状态材料处于失重状态，Fmg，在在 3036 s 钢索最不容易发钢索最不容易发 生断裂，选项生断裂，选项 C、D 错误。错误。 11如图所示如图所示，小车上有一个定滑轮小车上有一个定滑轮，跨过定滑轮的绳一端系一小球跨过定滑轮的绳一端系一小球， ，另一另一 端系在弹簧测力计上，弹簧测力计下端固定在小车上。开始时小车处于静止状端系在弹簧测力计上，弹簧测力计下端固定在小车上。开始时小车处于静止状 态，当小车沿水平方向运动时，小球恰能稳定在图中虚线位置，下列说法正确态，当小车沿水平方向运动时，小球恰能
21、稳定在图中虚线位置，下列说法正确 的是的是() A小球处于超重状态，小车对地面的压力大于系统的总重力小球处于超重状态，小车对地面的压力大于系统的总重力 B小球处于失重状态，小车对地面的压力小于系统的总重力小球处于失重状态，小车对地面的压力小于系统的总重力 C弹簧测力计的示数大于小球的重力，但小球既不超重也不失重弹簧测力计的示数大于小球的重力，但小球既不超重也不失重 D弹簧测力计的示数大于小球的重力，小车一定向右匀加速运动弹簧测力计的示数大于小球的重力，小车一定向右匀加速运动 C小球稳定在题图中虚线位置，则小球和小车有相同的加速度，且加速小球稳定在题图中虚线位置，则小球和小车有相同的加速度，且加
22、速 度水平向右，故小球既不超重也不失重，小车既可以向右做匀加速运动，也可度水平向右，故小球既不超重也不失重，小车既可以向右做匀加速运动，也可 7 以向左做匀减速运动，故选项以向左做匀减速运动，故选项 C 正确。正确。 12若货物随升降机运动的若货物随升降机运动的 vt 图像如图所示图像如图所示(竖直向上为正竖直向上为正)，则货物受到，则货物受到 升降机的支持力升降机的支持力 F 与时间与时间 t 关系的图像可能是图中的关系的图像可能是图中的() AB CD B根据根据 vt 图像可知电梯的运动情况图像可知电梯的运动情况：加速下降加速下降匀速下降匀速下降减速下降减速下降 加速上升加速上升匀速上升
23、匀速上升减速上升减速上升， 根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律 Fmgma 可判断支持可判断支持力力 F 的变化情况：失重的变化情况：失重等于重力等于重力超重超重超重超重等于重力等于重力失重，故选项失重，故选项 B 正正 确。确。 13太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的天太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的天 然实验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金然实验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金 属丝属丝。假如未来的某天你乘坐飞船进行假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验微重力的体验”行动行动，飞
24、船由飞船由 6 000 m 的高空静止下落，可以获得持续的高空静止下落，可以获得持续 25 s 之久的失重状态，你在这段时间里可以进之久的失重状态，你在这段时间里可以进 行关于微重力影响的实验行关于微重力影响的实验， 已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的的 0.04 倍，重力加速度倍，重力加速度 g 取取 10 m/s2，试求：，试求： (1)飞船在失重状态下的加速度大小；飞船在失重状态下的加速度大小； (2)飞船在微重力状态中下落的距离。飞船在微重力状态中下落的距离。 解析解析(1)设飞船在失重状态下的加速度为设飞船在失重状态下的加速度为 a， 由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得 mgFfma 又又 Ff0.04mg 即即 mg0.04mgma 8 解得解得 a9.6 m/s2。 (2)由由 s1 2at 2得 得 s1 2 9.6252m3 000 m。 答案答案(1)9.6 m/s2(2)3 000 m
