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2017-2018学年高中物理教科版必修1:课时跟踪检测(十八) 超重与失重

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                   课时跟踪检测(十八)                     超重与失重


    1.下列关于超重与失重的说法中,正确的是(  )
    A.超重就是物体的重力增加了
    B.失重就是物体的重力减少了
    C.完全失重就是物体的重力没有了
    D.不论是超重、失重,还是完全失重,物体所受的重力是不变的
    解析:选    D 超重是物体对接触面的压力大于物体的真实重力,物体的重力并没有增
加,所以    A 错误;失重是物体对接触面的压力小于物体的真实重力,物体的重力并没有减
小,所以    B 错误;完全失重是说物体对接触面的压力为零,此时物体的重力也不变,所以
C 错误;不论是超重、失重,还是完全失重,物体所受的重力是不变的,只是对接触面的
压力不和重力相等了,所以            D 正确。
    2.下列说法中正确的是(  )
    A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
    B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
    C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
    D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
    解析:选    B 当加速度方向竖直向下时,物体处于失重状态;当加速度方向竖直向上
时,物体处于超重状态。蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下,
且  a=g,为完全失重状态,所以           B 正确。而    A、C、D    中运动员均为平衡状态,F=mg,
既不超重也不失重。
    3.如图  1 所示,在台秤的托盘上放一个支架,支架上固定一电磁铁                       A,电磁铁     A 的正
下方有一铁块      B,电磁铁     A 不通电时,台秤的示数为           G。某时刻接通电源,在铁块            B 被吸
引起来的过程中,台秤的示数将(  )


                                       图 1
    A.不变                            B.变大
    C.变小                             D.忽大忽小
    解析:选    B 很多同学认为,当铁块           B 被吸起时脱离台秤,所以对台秤的压力消失,
台秤的示数减小,从而错选            C。其实,铁块       B 被吸起的过程是铁块        B 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体的重力。故选项                                    B 正
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确。


    4.如图  2 所示,在托盘测力计的托盘内固定一个质量为                   M 的光滑的斜面体,现将一个
质量为   m 的物体放在斜面上,让它自由滑下,则测力计的示数(  )


                                       图 2
    A.N=(M+m)g
    B.N=Mg
    C.N>(M+m)g
    D.N<(M+m)g
    解析:选    D 物体加速下滑,其加速度有竖直向下的分量,故它处于失重状态,物体
与斜面体整体对托盘测力计的压力小于它们的总重力,D                        对。

    5. (多选)“蹦极”是一项非常刺激的体育运动,某人身系弹性绳自高空                          P 点自由下落,
图  3 中 a 点是弹性绳的原长位置,c          点是人能到达的最低点,b           点是人静止悬吊着时的平衡
位置,人在从      P 点下落到最低点       c 的过程中(  )


                                       图 3
    A.人在    Pa 段做自由落体运动,处于完全失重状态
    B.人在    ab 段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态
    C.人在    bc 段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态
    D.人在    c 点,人的速度为零,其加速度为零
    解析:选    AB 人在    Pa 段只受重力作用,a=g,完全失重,A               正确;人在     ab 段受重力
和向上的拉力,拉力小于重力,合力向下,加速度向下,失重,B                           正确;人在      bc 段受重力
和向上的拉力,拉力大于重力,合力向上,加速度向上,超重,C                            错误;人到     c 点时,拉
力最大,合力最大,加速度最大,D               错误。
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    6.某同学为了研究超重和失重现象,将重为                 50 N 的物体带进竖直升降的电梯中,放置
在压力传感器的水平载物面上,电梯由启动到停止的过程中,测得压力(F)-时间(t)变化的

图像如图    4 所示,设在     t1=3 s 和 t2=8 s 时电梯的速度分别为       v1 和 v2,由此他做出判断(  )


                                       图 4

    A.电梯在上升,v1>v2                    B.电梯在上升,v1<v2

    C.电梯在下降,v1<v2                    D.电梯在下降,v1>v2
    解析:选    B 物体最后静止时对地面的压力等于重力,所以根据牛顿第二定律可知,

0~4 s 电梯向上加速,4~14 s       匀速,14~18 s    向上减速,18 s    后静止。在     t1=3 s 时物体仍

然做加速运动,所以         t1 时刻的速度小于      t=4 s 时的速度,而     t2=8 s 时电梯的速度等于        t=4 

s 时的速度,所以       v1<v2,故选   B。


    7.  (多选)如图   5 所示,木箱内有一竖直放置的弹簧,弹簧上方有一物块;木箱静止时
弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上,若在某一段时间内,物块对箱顶刚好无压力,则在

此段时间内,木箱的运动状态可能为(  )


                                       图 5
    A.加速下降                           B.加速上升
    C.减速上升                           D.减速下降
    解析:选    BD 若在某一段时间内,物块对箱顶刚好无压力,相当于物块的视重变大,
处于超重状态,即加速度向上,所以可能向上做加速运动,向下做减速运动,故                                  B、D  正
确。

    8.   (多选)如图    6 所示是某同学站在力板传感器上做下蹲—起立的动作时记录的压力
F 随时间   t 变化的图线。由图线可知该同学(  )
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                                       图 6
    A.体重约为      650 N
    B.做了两次下蹲—起立的动作
    C.做了一次下蹲—起立的动作,且下蹲后约                   2 s 起立
    D.下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
    解析:选    AC 当该同学站在力板传感器上静止不动时,其合力为零,即压力读数恒等
于该同学的体重值,由图线可知:该同学的体重约为                      650  N,A   正确;每次下蹲,该同学
都将经历先向下做加速(加速度方向向下)、后减速(加速度方向向上)的运动,即先经历失重
状态,后经历超重状态,读数             F 先小于体重,后大于体重;每次起立,该同学都将经历先
向上做加速(加速度方向向上)、后减速(加速度方向向下)的运动,即先经历超重状态,后经
历失重状态,读数        F 先大于体重,后小于体重。由图线可知:C                  正确,B、D     错误。


    9. (多选)如图   7 所示,小球     B 放在真空正方体容器        A 内,球    B 的直径恰好等于      A 的内

边长,现将它们以初速度           v0 竖直向上抛出,下列说法中正确的是(  )


                                       图 7
    A.若不计空气阻力,下落过程中,B               对  A 没有弹力
    B.若考虑空气阻力,上升过程中,A               对  B 的弹力向下
    C.若考虑空气阻力,下落过程中,B               对  A 的弹力向上
    D.若不计空气阻力,上升过程中,A               对  B 有向上的弹力

    解析:选    AB 将容器以初速度         v0 竖直向上抛出后,若不计空气阻力,以整体为研究
对象,根据牛顿第二定律得到加速度为                 g,再以容器     A 为研究对象,上升和下落过程其合
力等于其重力,则        B 对 A 没有压力,A      对 B 也没有支持力,故        A 正确,D    错误;若考虑
空气阻力,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律得到:上升过程加速度大于                                 g,再以球
B 为研究对象,根据牛顿第二定律分析:B                 受到的合力大于重力,B          除受到重力外,还应
受到向下的压力,A         对 B 的压力向下,故       B 正确;若考虑空气阻力,以整体为研究对象,
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根据牛顿第二定律得到:下落过程加速度小于                    g,再以   B 为研究对象,根据牛顿第二定律
分析:A    受到的合力小于重力,B          除受到重力外,还应受到向上的力,即                 A 对 B 的支持力
向上,B    对 A 的压力向下,故       C 错误。

    10.在电梯内的地板上,竖直放置一根轻质弹簧,弹簧上端固定一个质量为                               m 的物体。
                                                                x
当电梯匀速运动时,弹簧被压缩了               x,某时刻后观察到弹簧又被继续压缩了10(重力加速度
为  g)。则电梯在此时刻后的运动情况可能是(  )

               11
    A.以大小为10g     的加速度加速上升
               11
    B.以大小为10g     的加速度减速上升
                g
    C.以大小为10的加速度加速下降
                g
    D.以大小为10的加速度减速下降
    解析:选    D 因为电梯匀速运动时,弹簧被压缩了                 x,由此可以知道,mg=kx,当弹
                x                                                      1
簧又被继续压缩了10,弹簧的弹力变大了,所以物体的合力应该是向上的,大小是10mg,
                           1                            1
由牛顿第二定律       F=ma  可得,10mg=ma,所以加速度大小为              a=10g,合力是向上的,当
然加速度的方向也就是向上的,此时物体可能是向上的匀加速运动,也可能是向下的匀减
速运动,所以      D 正确。

                             2
    11.某人在以加速度        a=2 m/s 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降机相同。当升降机以加速度                            a=2  m/s2 匀加

速下降时,对物体有:m1g-F=m1a

    F=m1(g-a)得:F=75×(10-2) N=600 N
                                                         F  600

    设人在地面上最多可举起质量为              m0 的物体,则    F=m0g,m0=g=     10  kg=60 kg
    当升降机以加速度        a′匀加速上升时,对物体有:
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    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
    12.一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,试求:
    (1)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,手对铅球的支持力是多少?
    (3)当座舱落到离地面       15 m 的位置时,铅球对手的压力是多少?
    解析:(1)由题意可知,座舱先自由下落

    h1=75 m-30 m=45 m

          1           2h1

             2         g
    由 h1=2gt1 得  t1=     =3 s

    下落  45 m 时的速度    v1=gt1=30 m/s
    减速过程中的平均速度
        v1
    v2= 2 =15 m/s
               h2

    减速时间    t2=v2=2 s

    总时间   t=t1+t2=5 s。
    (2)离地面   35  m 时,座舱自由下落,铅球处于完全失重状态,所以手对铅球的支持力
为零。

          2
    (3)由 v1 =2gh1=2ah2 得,减速过程中加速度的大小
                   v1
    a=15 m/s2(或 a=t2=15 m/s2)
    根据牛顿第二定律:N-mg=ma
    解得:N=125 N
    根据牛顿第三定律可知,铅球对手的压力为                  125 N。

    答案:(1)5 s (2)0 (3)125 N
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