2020_2021学年新教材高中物理第5章牛顿运动定律第5节超重与失重习题含解析鲁科版必修第一册

2020_2021学年新教材高中物理第5章牛顿运动定律第5节超重与失重习题含解析鲁科版必修第一册

第5节　超重与失重 基础巩固 ‎1.我国长征火箭能把载人“神舟号”飞船送上太空。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程均要经受超重与失重的考验,下列说法正确的是(　　)‎ 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小于其重力 D.火箭上升的加速度逐渐减小时,宇航员对座椅的压力小于其重力 解析只要火箭或飞船的加速度向上,宇航员就处于超重状态;加速度向下,宇航员就处于失重状态,选项A、C、D错误,B正确。‎ 答案B ‎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 解析从加速度的角度看,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~‎ 7‎ ‎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。‎ 答案C ‎3.‎ 如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是(　　)‎ A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零 B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力 解析对于A、B整体只受重力作用,做竖直上抛运动,处于完全失重状态,不论上升还是下降过程,A对B均无压力,选项A正确。‎ 答案A ‎4.‎ 如图所示,一木箱内装一铁球,木箱的内宽与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 7‎ 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 解析若不计空气阻力,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。‎ 答案D ‎5.在电梯中,把一重物置于水平台秤上,台秤与力传感器相连,电梯先从静止加速上升,然后又匀速运动一段时间,最后停止运动;传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系(F-t)图像,如图所示,则:‎ ‎(1)电梯在启动阶段经历了　　　　s加速上升过程。 ‎ ‎(2)电梯的最大加速度是多少?(g取10 m/s2)‎ 解析(1)由题图可知:0~4s内,F>G,重物处于超重状态,电梯在启动阶段经历了4s加速上升过程。‎ ‎(2)由牛顿第二定律可知:F-mg=ma am=m/s2≈6.7m/s2。‎ 答案(1)4　(2)6.7 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。‎ 7‎ 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mg-FT=ma 所以a=m/s2=2m/s2‎ 再以人为研究对象,他受到向下的重力m人g和地板的支持力FN。仍选向下的方向为正方向,同理由牛顿第二定律可得m人g-FN=m人a 所以FN=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.某同学找了一个用过的易拉罐,在靠近底部的侧面打了一个小孔。用手指按住小孔的同时往罐里装满水,然后将易拉罐向上抛出,运动过程中罐底始终向下,空气阻力不计(　　)‎ A.在易拉罐上升过程中,小孔中有水射出,水射出比罐静止时慢 B.在易拉罐下降过程中,小孔中有水射出,水射出比罐静止时快 C.在易拉罐上升、下降过程中,小孔中射出水的快慢都和罐静止时相同 D.在易拉罐上升、下降过程中,水都不会从小孔中射出 解析易拉罐在上升和下降过程中均处于完全失重状态,水对易拉罐没有力的作用,不会流出。‎ 答案D 7‎ ‎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 解析当此车减速上坡时,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。‎ 答案A ‎3.某同学站在装有力传感器的轻板上做“下蹲—起立”的动作。如图所示为记录的力随时间变化的图像,由图像可以得到以下信息正确的是(　　)‎ A.下蹲过程中该同学一直处于失重状态 B.起立过程中该同学一直处于超重状态 C.该同学做了两次下蹲—起立的动作 7‎ D.该同学做了四次下蹲—起立的动作 解析下蹲过程中,先是加速下降失重,到达一个最大速度后再减速下降超重,故下蹲过程中先失重再超重。同理可知,起立过程中先超重再失重。对应图像可知,该同学做了两次“下蹲—起立”的动作,故C正确,A、B、D错误。‎ 答案C ‎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。‎ ‎(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。‎ 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==50kg。‎ ‎(2)由题图可知蹦床对运动员的最大弹力为Fm=2500N,设运动员的最大加速度为am,则Fm-mg=mam am=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6.8s或9.4s,再下落到蹦床上的时刻为8.4s或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。‎ 7‎ 设运动员上升的最大高度为H,则 H=gt2=×10×0.82m=3.2m。‎ 答案(1)50 kg　(2)40 m/s2　(3)3.2 m 7‎