1、1 6.超重和失重 课后训练巩固提升 双基巩固学考突破 1.(多选)如图所示,某同学站在体重计上观察超重与失重现象。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。她稳定站 立时,体重计的示数为 A0,关于实验现象,下列说法正确的是() A.“起立”过程,体重计的示数一直大于 A0 B.“下蹲”过程,体重计的示数一直小于 A0 C.“起立”“下蹲”过程,都能出现体重计的示数大于 A0的现象 D.“起立”的过程,先出现超重现象后出现失重现象 答案:CD 解析:起立过程中,先向上做加速运动,后向上做减速运动,最后回到静止状态,人先处于超 重状态后处于失
2、重状态,A错误,D正确;下蹲过程中,人先向下做加速运动,后向下做减速 运动,所以先处于失重状态后处于超重状态,B 错误,C正确。 2.(多选)在完全失重的状态下,可以完成下列哪个实验() A.水银温度计测量温度 B.做托里拆利实验 C.验证阿基米德原理 D.用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律 答案:AD 解析:物体处于完全失重状态时,与重力有关的一切物理现象都消失了。托里拆利实验用 到了水银的压强,由于 p=gh与重力加速度 g有关,故该实验不能完成;阿基米德原理中 的浮力 F=gV排也与重力加速度 g 有关,故该实验也不能完成;水银温度计测温度利用了 液体的热胀冷缩原理,弹簧测力计测拉力与重力
3、无关。故能完成的实验是 A、D。 3.(2019湖南衡阳期末)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 列说法正确的是() 2 A.在 020 s 内,电梯向上运动,该同学处于超重状态 B.在 05 s 内,电梯在加速上升,该同学处于失重状态 C.在 510 s 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 1020 s 内,电梯在减速上升,该同学处于失重状态 答案:D 解析:图像的斜率表示加速度,05 s 内斜率为正,加速度为正,方向向上,处于超重状态,速 度为正,
4、即电梯向上加速运动;在 510 s 过程中,电梯匀速,该同学加速度为零,对电梯底板 的压力等于他所受的重力,处于正常状态;1020 s 过程中,斜率为负,速度为正,即电梯向 上做减速运动,加速度向下,处于失重状态,故 D正确。 4.如图所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动。下列各种情况下,体重计的示 数最大的是() A.电梯匀加速上升,加速度的大小为 2 m/s2 B.电梯匀减速上升,加速度的大小为 2 m/s2 C.电梯匀加速下降,加速度的大小为 1 m/s2 D.电梯匀减速下降,加速度的大小为 1 m/s2 答案:A 解析:电梯匀加速上升,加速度向上,大小为 a1,由牛顿第二定律
5、得 F1-mg=ma1,解得 F1=m(g+a1);电梯匀减速上升,加速度向下,大小为 a1,由牛顿第二定律得 mg-F2=ma1,解得 F2=m(g-a1);电梯匀加速下降,加速度向下,大小为 a2,由牛顿第二定律得 mg-F3=ma2,解得 F3=m(g-a2);电梯匀减速下降,加速度向上,大小为 a2,由牛顿第二定律得 F4-mg=ma2,解得 F4=m(g+a2),又因 a1a2,比较可知最大的是 F1,故选 A。 5.某人在以 2.5 m/s2的加速度匀加速下降的电梯里最多能举起 80 kg 的物体,则他在地面 上最多能举起多重的物体?若此人在匀加速上升的电梯中最多能举起 40 kg
6、的物体,则此 电梯上升的加速度多大?(g取 10 m/s2) 答案:60 kg5 m/s2 解析:设人的最大举力为 F。以物体为研究对象,根据牛顿第二定律得 当电梯以 2.5 m/s2的加速度匀加速下降时,m1g-F=m1a1,解得 F=600 N 在地面上,人能举起的物体的质量 m2=? ?=60 kg。 3 当电梯匀加速上升时,F-m3g=m3a3 代入解得 a3=5 m/s2。 6.在细线拉力 F作用下,质量 m=1.0 kg的物体由静止开始竖直向上运动,v-t 图像如图所 示,重力加速度 g取 10 m/s2。 (1)求在这 4 s 内细线对物体拉力 F 的最大值。 (2)在 F-t
7、图像中画出拉力 F随时间 t变化的图线。 答案:(1)15 N(2)见解析图 解析:(1)由图像可知,物体第 1 s 内做初速度为零的匀加速运动,加速度 a1=5 m/s2 第 2 s 内做匀速运动,a2=0 第 34 s 内做匀减速运动,a3=2.5 m/s2 由 F1-mg=ma1,得 F1=15 N F2=mg=10 N 由 mg-F3=ma3,得 F3=7.5 N 故 4 s 内,F 的最大值为 F1=15 N。 (2)由以上分析可得,F随时间 t 的变化如图所示。 选考奠基素养提升 1.(多选)在原来做匀速运动的升降机中,有一被伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体 A静止在地板上,如图
8、所示,现发现 A突然被弹簧拉向右方,由此可判断,此时升降机的运 动可能是() A.加速上升B.减速上升 C.加速下降D.减速下降 答案:BC 4 解析:当升降机匀速运动时,地板给物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡,A 突然被拉向右 方时,弹簧的弹力大于摩擦力,则 A与地板之间的最大静摩擦力减小了,即 A对地板的压 力减小了,故 A与升降机的加速度向下,选 B、C。 2.(多选)如图所示,质量为 m 的斜面体 A始终处于静止状态,当质量为 m的物体 B沿斜面 下滑时,下列说法正确的是() A.匀速下滑时,m对地面的压力等于(m+m)g B.加速下滑时,m对地面的压力小于(m+m)g C.匀减速下滑时
9、,m对地面的压力大于(m+m)g D.m对地面的压力始终等于(m+m)g 答案:ABC 解析:物体加速下滑时整个系统有竖直向下的加速度分量,处于失重状态,故 B 正确;物体 匀减速下滑时系统存在竖直向上的加速度分量,处于超重状态,故 C 正确;匀速下滑时系 统处于平衡状态,故 A正确。 3.(2019吉林期末)将电梯受力情况简化成只受重力与绳索拉力,已知电梯在 t=0时由静 止开始上升,a-t 图像如图所示(以竖直向上为正方向)。则下列相关说法正确的是() A.t=4.5 s 时,电梯处于失重状态 B.555 s 时间内,绳索拉力最小 C.t=59.5 s 时,电梯处于超重状态 D.t=60
10、s 时,电梯速度恰好为零 答案:D 解析:由图像可知,t=4.5 s 时,a0,加速度方向向上,电梯处于超重状态,故 A 错误;555 s 时 间内,a=0,电梯处于平衡状态,绳索拉力等于电梯的重力,大于电梯失重时绳索的拉力,所 以这段时间内绳索拉力不是最小,故 B 错误;t=59.5 s 时,a木,水球的质量大于木球的 质量,故木球和水组成系统的重心有向下的加速度,整个系统将处于失重状态,故台秤的 示数将变小,正确答案为 A。 5.某航天员的质量为 63 kg(装备质量不计),假设飞船以 8.6 m/s2的加速度竖直加速上升,g 取 9.8 m/s2。 (1)求此时航天员对座椅的压力大小。
11、(2)航天员训练时可承受 8g 大小的加速度,这表示什么意思? (3)当飞船返回地面,减速下降时,航天员会有什么样的感觉? 答案:(1)1 159.2 N(2)见解析(3)见解析 解析:(1)对航天员受力分析如图所示。 由牛顿第二定律得 FN-mg=ma,即 FN=mg+ma=m(g+a)=63(9.8+8.6) N=1 159.2 N。 由牛顿第三定律知,航天员对座椅的压力 FN=FN=1 159.2 N。 (2)表示航天员可承受大小为自身重力 8倍的压力。 (3)当飞船减速下降时,飞船的加速度竖直向上,处于超重状态,航天员会有超重的感觉。 6.小明用台秤研究人在升降电梯中的超重与失重现象。
12、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取 10 m/s2。求: 6 (1)小明在 02 s 内加速度 a1的大小,并判断在这段时间内他处于超重状态还是失重状态; (2)在 1011 s 内,台秤的示数 F3; (3)小明运动的总位移大小。 答案:(1)1 m/s2失重状态 (2)600 N (3)19 m 解析:(1)由题图可知,在 02 s 内,台秤对小明的支持力 F1=450 N,由牛顿第二定律有 mg-F1=ma1 解得 a1=1 m/s2 加速度方向竖直向下,故小明处于失重状态。 (2)设在 1011 s 内小明的加速度大小为 a3,运动时间为 t3,02 s 的运动时间为 t1,则 a1t1=a3t3,解得 a3=2 m/s2 由牛顿第二定律有 F3-mg=ma3 解得 F3=600 N。 (3)02 s 内位移 x1=1 2a1?1 2=2 m 210 s 内位移 x2=a1t1t2=16 m 1011 s 内位移 x3=1 2a3?3 2=1 m 小明运动的总位移大小 x=x1+x2+x3=19 m。
