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2018-2019学年(粤教版)必修一:第四章第六节超重和失重

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                    第四章         力与运动
                  第六节         超重和失重


                         A 级 抓基础
    1.(多选)某一兴趣小组在课外实践活动中研究电梯中的超重和
失重现象.在电梯水平底板上放一体重计,一同学站在上面观察体

重计的示数,小组共同分析数据得出下列结论,其中正确的是(  )
    A.超重现象一定出现在上升过程中
    B.超重现象中一定存在竖直向上的加速度
    C.失重现象可以出现在上升过程中,也可以出现在下降过程
中

    D.若电梯做自由落体运动,体重计的示数为零

    解析:超重现象是指物体对支持面的压力或对悬线的拉力大于

重力的现象,产生超重现象的条件是物体具有竖直向上的加速度,

超重时物体可能向上加速,也可能向下减速,因此选项                       A 错,B   正

确;失重现象产生的条件是物体具有竖直向下的加速度,物体可能

向下加速,也可能向上减速,选项               C 正确;电梯做自由落体运动时,

具有竖直向下的加速度          g,完全失重时对体重计无压力,选项                D 正

确.

    答案:BCD
    2.用一根细绳将一重物吊在电梯的天花板上,下列四种情况下,
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细绳最容易被拉断的是(  )
    A.电梯匀速上升              B.电梯匀速下降
    C.电梯加速上升              D.电梯加速下降
    答案:C
    3.一个小杯子的侧壁有一小孔,杯内盛水后,水会从小孔射
出.现使杯自由下落,则杯中的水(  )
    A.会比静止时射得更远些             B.会比静止时射得更近些
    C.与静止时射得一样远              D.不会射出

    解析:此时完全失重没有压力.

    答案:D
    4.如图所示,篮球运动员姚明正在扣篮,其跳起过程可分为下
蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程.下列关于蹬地和离地上升两

个过程的说法正确的是(设蹬地的力为恒力)(  )


    A.两过程中姚明都处在超重状态

    B.两过程中姚明都处在失重状态

    C.前过程为超重,后过程不超重也不失重

    D.前过程为超重,后过程为完全失重
    解析:姚明在蹬地过程中,其重心加速上升,处于超重状态;

姚明在离地上升过程中只受重力,以加速度                  g 减速上升,处于完全

失重状态,故      D 正确.

    答案:D
    5.2016 年  4 月 11 日,中国航天中心宣布,今年发射的“神舟
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十一号”宇宙飞船携有          2 名航天员.航天员在正常绕地飞行的飞船
中可以完成下列哪个实验(  )
    A.用天平称量物体的质量
    B.做托里拆利实验
    C.验证阿基米德定律
    D.用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律

    解析:飞船处于完全失重状态,一切由重力引起的现象不再发

生,工作原理涉及重力的仪器不能再使用,弹簧测力计的原理是胡

克定律,完全失重情况下也可以使用.

    答案:D
    6.一个年轻人在以        a=2   m/s2 的加速度加速上升的升降机里最
多能举起质量为       m=50 kg  的重物,问当升降机以同样的加速度减速
上升时,该年轻人能最多举起的重物                m′的质量为(g    取 10 m/s2)(  )
    A.50 kg               B.100 kg
    C.75 kg               D.125 kg

    解析:根据牛顿第二定律可知,若升降机加速上升,重物处于

超重状态,有      F=m(g+a);①

    若升降机减速上升,重物处于失重状态,有

    F=m′(g-a);②

                        m(g+a)
    联立①②两式,得        m′=  g-a ,其中   a=2 m/s2,

    解得  m′=75 kg.

    答案:C
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                         B 级 提能力
    7.在升降电梯内的地面上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学

站在体重计上,体重计示数为             50  kg.电梯运动过程中,某一时间内

晓敏同学发现体重计示数如图所示,则在这段时间内(  )


    A.晓敏同学所受的重力变小了

    B.晓敏同学对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力

    C.电梯一定在竖直向下运动

                         g
    D.电梯的加速度大小为5,方向一定竖直向下
    解析:在这段时间内晓敏处于失重状态,体重计示数变小,是

由于晓敏对体重计的压力变小了,而她的重力没有改变,A                         错误;
晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作
用力,大小一定相等,B          错误;以竖直向下为正方向,有              mg-F=

                             g
ma,即   50g-40g=50a,解得     a=5,加速度方向竖直向下,但运动
方向可能是竖直向上,也可能是竖直向下,C                   错误,D    正确.

    答案:D
    8.某实验小组利用        DIS 系统观察超重和失重现象,他们在电
梯内做实验,在电梯的地板上放置一个压力传感器,在传感器上放

一个重为    20 N 的物块,如图甲所示,实验中计算机显示传感器所受
物块的压力大小随时间变化的关系,如图乙所示.以下根据图象分

析得出的结论中正确的是(  )
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                        图甲   图乙  

    A.从时刻     t1 到 t2,物块处于失重状态

    B.从时刻    t3 到 t4,物块处于超重状态
    C.电梯可能开始停在低楼层,先加速向上,接着匀速向上,
再减速向上,最后停在高楼层

    D.电梯可能开始停在高楼层,先加速向下,接着匀速向下,
再减速向下,最后停在低楼层

    解析:从    t1 到 t2,物体受到的压力大于重力,处于超重状态,

加速度向上,故       A 错误.从    t3 到 t4,物体受到的压力小于重力,处
于失重状态,加速度向下,故             B 错误.如果电梯开始停在低楼层,
先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在高楼层,那么

应该从题图象可以得到:压力先等于重力,再大于重力,然后等于

重力,小于重力,最后等于重力;故                C 正确.如果电梯开始停在高
楼层,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在低楼层,

那么应该是压力先等于重力,再小于重力,然后等于重力,大于重

力,最后等于重力;故          D 错误.

    答案:C
    9.某人在以加速度        a=2   m/s2 匀加速下降的升降机中最多能举

起 m1=75     kg 的物体,则此人在地面上最多可举起多大质量的物
体.若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起                     50  kg 的物体,
则此升降机上升的加速度是多大(g             取  10 m/s2)?

    解析:设此人在地面上的最大“举力”为                 F,那么他在以不同

加速度运动的升降机中最大的“举力”仍然是                   F.以物体为研究对象

进行受力分析,物体的受力示意图如图所示,且物体的加速度与升
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降机相同.


                            2
    当升降机以加速度        a=2  m/s 匀加速下降时,对物体有:m1g-

F=m1a,

    F=m1(g-a)=75×(10-2)N=600 N.

    设人在地面上最多可举起质量为              m0 的物体

                   F 600
                   g  10
    则 F=m0g,m0=    =    kg=60 kg.

    当升降机以加速度        a′匀加速上升时,对物体有:

    F-m2g=m2a′,

        F     600
                -10
    a′=m2-g=(  50  )m/s2=2 m/s2.

    所以升降机匀加速上升的加速度为               2 m/s2.

    答案:60 kg 2 m/s2
    10.一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面                 75 m 的高处,然后

让座舱自由落下,落到离地面             30 m 高时,制动系统开始启动,座舱

均匀减速,到地面时刚好停下.若座舱中某人用手托着                       m=5   kg 的

铅球,取    g=10 m/s2,则:

    (1)求从开始下落到最后着地经历的总时间.
    (2)当座舱落到离地面       35 m 的位置时,手对球的支持力是多少?
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    (3)当座舱落到离地面       15  m  的位置时,球对手的压力大小是多
少?
    解析:(1)由题意可知,座舱先自由下落,下落的高度

    h1=75 m-30 m=45 m,离地高度        h2=30 m.

          1          2h1
                      g
    由 h1=2gt21,得 t1=   =3 s,

    下落  45 m 时的速度    v1=gt1=30 m/s,

                           v1

    减速过程中的平均速度          v2= 2 =15 m/s,
               h2  30

    减速时间    t2=v2=15 s=2 s,

    从开始下落到最后着地经历的总时间               t=t1+t2=5 s.
    (2)离地面  35   m 时,座舱自由下落,处于完全失重状态,所以
手对球的支持力为零.

    (3)设匀减速运动的加速度大小为            a,由  v21=2gh1=2ah2 得 a=

      2
15 m/s ;根据牛顿第二定律,得           FN-mg=ma,解得      FN=125  N;
根据牛顿第三定律,可知球对手的压力大小为                   125 N.

    答案:(1)5 s (2)零 (3)125 N
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