高中物理沪科版 (2019)必修 第一册4.6 超重与失重课后作业题

超重与失重

课后篇巩固提升

合格考达标练

1.(2020山东济宁期末)如图所示,跳高运动员起跳后向上运动,越过横杆后开始向下运动,则运动员越过横杆前、后在空中运动的过程中,下列说法正确的是(　　)

A.一直处于超重状态

B.一直处于失重状态

C.先处于超重状态,后处于失重状态

D.先处于失重状态,后处于超重状态

解析运动员越过横杆前、后在空中运动的过程中,加速度一直向下,故运动员一直处于失重状态,B正确。

答案B

2.下列关于超重和失重的说法正确的是(　　)

A.物体处于超重状态时,其重力增加了

B.物体处于完全失重状态时,其重力为零

C.物体处于超重或失重状态时,其惯性比物体处于静止状态时增大或减小了

D.物体处于超重或失重状态时,其质量及受到的重力都没有发生变化

答案D

3.(2020山东淄博期末)如图所示,小芳蹲在体重计上处于静止状态,随后站立起来,下列F-t图像能反映小芳站立过程体重计示数随时间变化的是(　　)

解析小芳站立过程先向上加速,加速度向上,再向上减速,加速度向下,即先超重再失重,故D正确。

答案D

4.如图所示,轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上,弹簧下端悬挂一个小铁球,当电梯在竖直方向运行时,电梯内乘客发现弹簧的伸长量比电梯原来静止时变大了,这一现象表明(　　)

A.电梯一定处于加速上升阶段

B.电梯的速度方向一定向下

C.乘客一定处在超重状态

D.电梯的加速度方向可能向下

答案C

5.(2020安徽合肥六校联考)如图所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动。下列各种情况中,体重计的示数最大的是(　　)

A.电梯匀减速上升,加速度的大小为1.0 m/s2

B.电梯匀加速上升,加速度的大小为1.0 m/s2

C.电梯匀减速下降,加速度的大小为0.5 m/s2

D.电梯匀加速下降,加速度的大小为0.5 m/s2

解析加速度向上,人超重;加速度向下,人失重,所以体重计示数最大的应是超重状态,A、D选项加速度都是向下的,人处于失重状态,故A、D错误;由N-mg=ma可得N=mg+ma,加速度越大,N越大,故B正确,C错误。

答案B

6.一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对电梯地板的压力(　　)

A.t=2 s时最小 

B.t=2 s时最大

C.t=6 s时最小 

D.t=8.5 s时最大

解析加速度向上时人处于超重状态,根据牛顿第二定律得N-mg=ma,支持力N=m(g+a),则人对电梯地板的压力N'=N=m(g+a),t=2s时压力最大,同理,t=8.5s时压力最小,选项B正确,A、C、D错误。

答案B

7.如图所示,在某次无人机竖直送货实验中,无人机的质量M=1.5 kg,货物的质量m=1 kg,无人机与货物间通过轻绳相连。无人机以恒定动力F=30 N使货物从地面开始加速上升,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。则(　　)

A.货物加速上升时货物处于失重状态

B.货物加速上升时的加速度a=20 m/s2

C.货物加速上升时轻绳上的拉力T=10 N

D.货物加速上升时轻绳上的拉力T=12 N

答案D

8.(多选)为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,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(此时乘客没有靠在靠背上),下列说法正确的是(　　)

A.乘客受重力、支持力两个力的作用

B.乘客受重力、支持力、摩擦力三个力的作用

C.乘客处于超重状态

D.乘客受到的摩擦力的方向水平向左

解析车减速上坡,其加速度沿斜面向下,故乘客的加速度也斜向下,所以乘客处于失重状态,C错误;乘客在水平方向有向左的分加速度,故有摩擦力存在,方向水平向左,故A错误,B、D正确。

答案BD

等级考提升练

9.某跳水运动员在3 m长的踏板上起跳,我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态,其中A为无人时踏板静止点,B为人站在踏板上静止时的平衡点,C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点,则下列说法正确的是(　　)

A.人和踏板由C到B的过程中,人向上做匀加速运动

B.人和踏板由C到A的过程中,人处于超重状态

C.人和踏板由C到A的过程中,先超重后失重

D.人在C点具有最大速度

解析在B点,重力大小等于弹力大小,在C点速度为零,弹力大小大于重力大小,所以从C到B过程中合力向上,做加速运动,但是由于从C到B过程中踏板的形变量在减小,弹力在减小,所以合力在减小,故做加速度减小的加速运动,加速度向上,处于超重状态,从B到A过程中重力大小大于弹力大小,所以合力向下,加速度向下,速度向上,所以做减速运动,处于失重状态,故C正确。

答案C

10.(多选)小明同学用台秤研究人在竖直升降电梯中的超重与失重现象。他在地面上用台秤称得自己的体重为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。下列说法正确的是(　　)

A.在0~2 s内,小明处于超重状态

B.在0~2 s内,小明加速度大小为1 m/s2

C.在10~11 s内,台秤示数为F3=600 N

D.在0~11 s内,电梯通过的距离为18 m

解析由题图可知,在0~2s内,台秤对小明的支持力为F1=450N,由牛顿第二定律有mg-F1=ma1,解得a1=1m/s2,加速度方向竖直向下,故小明处于失重状态,故A错误,B正确;设在10~11s内小明的加速度大小为a3,时间为t3=1s,0~2s的时间为t1=2s,则a1t1=a3t3,解得a3=2m/s2,由牛顿第二定律有F3-mg=ma3,解得F3=600N,故C正确;0~2s内位移s1=a1=2m,2~10s内位移s2=v匀t2=a1t1t2=16m,10~11s内位移s3=a3=1m,小明运动的总位移s=s1+s2+s3=19m,故D错误。

答案BC

11.(2020甘肃兰州一中期末)一直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子,如图所示,设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示状态,在箱子下落过程中,下列说法中正确的是(　　)

A.箱内物体对箱子底部始终没有压力

B.箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大

C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大

D.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”

解析由于空气阻力的存在,箱子的实际加速度小于g,所以物体的加速度也小于g,故箱子对物体有支持力,箱内物体对箱子底部有压力,故A项错误。随着箱子下落,箱子的速度越来越大,因此受到的空气阻力越来越大,加速度越来越小,所以物体受到的支持力越来越大,故B项错误,C项正确。若下落距离足够长,空气阻力会与重力平衡,箱子与物体一起做匀速直线运动,此时箱子对物体的支持力大小等于物体的重力大小,故D项错误。

答案C

12.如图所示,倾斜索道与水平面的夹角θ=37°,若载人车厢沿索道向上的加速度为5 m/s2,人的质量为50 kg,且人相对车厢静止。g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:

(1)人对车厢的压力大小;

(2)人受到的摩擦力的大小。

解析(1)由于车厢和人有沿索道向上的加速度,此加速度具有竖直向上的分量,所以人处于超重状态。

N-mg=ma1

a1=asinθ,

则N=m(g+asinθ)=50×(10+5×0.6)N=650N。

由牛顿第三定律得,人对车厢的压力大小为650N。

(2)f=macosθ=200N。

答案(1)650 N　(2)200 N