【同步導(dǎo)學(xué)】2012高中物理5.5練習(xí)滬科版必修1

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1、 2012 新課標(biāo)同步導(dǎo)學(xué)高一物理練習(xí)： 5.5 （滬科版必修 1） ( 本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書(shū)中以活頁(yè)形式分冊(cè)裝訂！ ) 一、選擇題 1．在太空站的完全失重環(huán)境中，下列儀器中不能使用的有 ( ) A．天平 B．彈簧測(cè)力計(jì) C．水銀溫度計(jì) D ．水銀氣壓計(jì) 【解析】 彈簧測(cè)力計(jì)在完全失重的物理環(huán)境中，雖然不能用來(lái)測(cè)量物體的重力，但測(cè)其他的力 ( 如拉力 ) 還是可以用：水銀溫度計(jì)是利用熱脹冷縮的原理制成的，因此也可以用． 天平是利用力矩平衡原理，在完全失重的狀態(tài)下，放在天平內(nèi)的砝碼和物體都不會(huì)對(duì)天平托盤(pán)產(chǎn)生壓力，即不論天平左右托盤(pán)

2、中分別放質(zhì)量為多少千克的物體和砝碼，天平都能平衡，故失效，所以在完全失重的環(huán)境中，天平不能用． 水銀氣壓計(jì)是利用力的平衡原理，而此時(shí)水銀的重力不產(chǎn)生壓力，即不論氣體壓強(qiáng)為多少，都能使管中充滿水銀，故失效，也不能用． 【答案】 AD 2．如右 圖是我國(guó)“美男子”長(zhǎng)征火箭把載人神舟飛船送上太空的情景．宇航員在火箭發(fā)射與飛船回 收的過(guò)程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A 火箭加速上升時(shí)，宇航員處于失重狀態(tài) B．飛船加速下落時(shí)，宇航員處于失重狀態(tài) C．飛船落地前減速，宇航員對(duì)座

3、椅的壓力大于其重力 D．火箭上升的加速度逐漸減小時(shí)，宇航員對(duì)座椅的壓力小于其重力 【解析】 凡是加速度方向向上的即為超重，壓力大于重力， ACD項(xiàng)所述為超重狀態(tài)；加速度 方向向下的為失重，壓力小于重力， B 項(xiàng)所述為失重狀態(tài)． 【答案】 BC 3．在托 盤(pán)的盤(pán)內(nèi)固定一個(gè)傾角為 30的光滑斜面，現(xiàn)將一個(gè)重 4 N 的物體放在斜面上讓其自由下滑， 如右圖所示，那么磅秤示數(shù)比不放物體時(shí)增加 ( ) A． 2 N B．4 N C． 3 N D．5 N 【解析】 當(dāng)一個(gè)力不好求時(shí)，可根據(jù)牛頓第三定律，求它的反

4、作用力．物體自由下滑時(shí)， a ＝ gsin θ ＝ 5 m/s 2，所以 ay ＝ asin θ ＝2.5 m/s 2，所以 mg－ N＝ may，所以 N＝ 3 N ．由牛頓第 三定律得： N′＝ N＝ 3 N. 【答案】 C 用心 愛(ài)心 專心 - 1 - 4. 某人在地面上用彈簧測(cè)力計(jì)稱得其體重為 490 N．他將彈簧測(cè)力計(jì)移至電梯內(nèi)稱其體重， t 0 至 t 3 時(shí)間段內(nèi)， 彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如右圖所示， 電梯運(yùn)行的 v－ t 圖可能是 ( 取電梯向上運(yùn)動(dòng)的方

5、 向?yàn)檎?)( ) 【解析】 由 G－ t 圖象知： t 0－ t 1 時(shí)間內(nèi)， 具有向下的加速度， t 1～ t 2 時(shí)間內(nèi)勻速或靜止， t 2～ t 3 時(shí)間內(nèi)，具有向上的加速度，因此其運(yùn)動(dòng)情況可能是： 向上減速，靜止，向上加速 t 0～ t 3 時(shí)間內(nèi) ，故 A、D 正確． 向下加速，勻速，向下減速 【答案】 AD 5. 木箱內(nèi)裝一球，木箱的內(nèi)寬恰與球的直徑相等，如右圖所示，當(dāng)木箱以初速 v0 豎直上拋時(shí)， 上升過(guò)程中 ( ) A．空氣阻力不汁，則球?qū)ο卤?b 有壓力

6、 B．空氣阻力不計(jì)，則球?qū)ι媳?a 無(wú)壓力 C．有空氣阻力，則球?qū)ι媳?a 有壓力 D．有空氣阻力，則球?qū)ο卤?b 有壓力 【解析】 若不計(jì)空氣阻力，拋出去物體的加速度 a＝g，處于完全失重狀態(tài)，球與箱壁間無(wú) 作用力，若有空氣阻力，上升過(guò)程中，加速度 a＞ g，則球與上壁 a 有相互作用力． 【答案】 BC 6．如下圖所示，浸在水中的木球密度小于水的密度，且固定在輕彈簧的一端，彈簧的另一端 固定在容器底部，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)自由下落時(shí)，彈簧將 ( )

7、 用心 愛(ài)心 專心 - 2 - A．變長(zhǎng) B．不變 C．恢復(fù)原長(zhǎng) D．條件不足，無(wú)法判斷 【解析】 開(kāi)始時(shí)由于浮力大于木球的重力，故彈簧伸長(zhǎng)．當(dāng)系統(tǒng)自由下落時(shí)，處于完全失 重狀態(tài)，水對(duì)木球的浮力消失，故彈簧要恢復(fù)原狀， C 正確． 【答案】 C 7. 一條不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)質(zhì)量可忽略不計(jì)的定滑輪，繩的一端系一質(zhì)量是 m＝ 15 kg 的重物，

8、 1 重物靜止于地面上．有一質(zhì)量 m2＝ 10 kg 的猴子，從繩子另一端沿繩向上爬，如右圖所示．不 計(jì)滑輪摩擦，取 g＝ 10 m/s 2，在重物不離開(kāi)地面的條件下，猴子向上爬的最大加速度為 ( ) A． 25 m/s 2 B．5 m/s 2 2 2 C． 10 m/s D．15 m/s 【解析】 根據(jù)題意可知，輕繩中的最大拉力為 F＝ m1g，根據(jù)牛頓第二定律有 F－m2g＝ m2amax， 解得猴子向上爬的最大加

9、速度為 5 m/s 2. 【答案】 B 二、非選擇題 8．某人在 ＝ 2 m/s 2 勻加速下降的升降機(jī)中最多能舉起 1＝ 75 kg 的物體，則此人在地面上 a m 最多可舉起多大質(zhì)量的物體？若此人在一勻加速上升的升降機(jī)中最多能舉起 m＝ 50 kg 的物 2 體，則此升降機(jī)上升的加速度為多大？ 2 ( g＝ 10 m/s )

10、 【解析】 設(shè)此人在地面上的最大“舉力”是 F，那么他在以不同的加速度運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中最大“舉力”仍為 F，以物體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，物體的受力示意圖如右圖所示，且物體運(yùn)動(dòng)的加速度和升降機(jī)相同． 用心 愛(ài)心 專心 - 3 - 當(dāng)升降機(jī)以加速度 a 1＝ 2 m/s 2 勻加速下降時(shí)，對(duì)物體有： 1 － ＝ 1 1， mg F ma F＝ m1( g－a1) ， 得 F＝75(10 － 2) N ＝ 600 N. 設(shè)人

11、在地面上最多可舉起質(zhì)量為 m0 的物體， F 600 則 F＝ m0g，m0＝ g＝ 10 kg ＝ 60 kg. 當(dāng)升降機(jī)以 a2 勻加速上升時(shí)，對(duì)物體有： F－ m2g＝ m2a2， a2＝ F－ g＝ m2 【答案】 60 kg 2 m/s 2 9.  600 － 10 m/s 2＝ 2 m/s 2 所以升降機(jī)勻速上升的加速度為2 m/s 2. 50 一個(gè)質(zhì)量是 50 kg 的人，站在豎直向上運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)的地板上，他看到升降機(jī)頂板

12、上懸吊 的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是 40 N，而所掛重物的質(zhì)量為 10 kg ，如右圖所示，則這時(shí)人對(duì)升降機(jī) 地板的壓力為多大？ ( g 取 10 m/s 2) 【解析】 以重物為研究對(duì)象，受重力 mg( 豎直向下 ) 和彈簧測(cè)力計(jì)的拉力 F( 豎直向上 ) ．由 牛頓第三定律，拉力 F 的大小等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) 40 N ，而物體重力 G＝ mg＝1010 N＝ 100 N ，大于 F，處于失重狀態(tài)，因此可推知升降機(jī)的加速度 a 的方向向下， 即升降機(jī)減速 上升，由牛頓第二定律 F 合＝ 得：

13、 ma mg－F 100－ 40 2 2 a＝ m ＝ 10 m/s ＝ 6 m/s 再以人為研究對(duì)象，人受到重力和升降機(jī)地板的支持力的作用 ( 分別用 Mg和 N來(lái)表示 ) ，由牛 頓第二定律有： Mg－ N＝ Ma. 所以 ＝ － ＝(50 10－506) N ＝ 200 N. N Mg Ma 由牛頓第三

14、定律可知， 人對(duì)升降機(jī)地板的壓力與升降機(jī)地板對(duì)人的支持力 N等大、反向，故 N′ 方向向下，大小為 ′＝ ＝ 200 N. N N 【答案】 200 N 10. 如右圖所示，一種巨型娛樂(lè)器械可以使人體驗(yàn)超重和失重，一個(gè)可乘十多個(gè)人的環(huán)形座艙套 裝在豎直柱子上，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下．落到一定位置時(shí)，制

15、動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，到地面時(shí)剛好停下．已知座艙開(kāi)始下落時(shí)的高度為 76 m，當(dāng)落到離地面 28 m的 用心 愛(ài)心 專心 - 4 - 位置時(shí)開(kāi)始制動(dòng)，座艙均勻減速．若座艙中某人手托著重 50 N 的鉛球，當(dāng)座艙落到離地面50 m的位置時(shí)， 手的感覺(jué)如何？當(dāng)座艙落到地面 15 m的位置時(shí)， 手要用多大的力才能托住鉛球？ 【解析】 由題知座艙距地面 50 m 高時(shí)，升降機(jī)做自由落體運(yùn)動(dòng)，人手與手中的鉛球均處于 完全失重狀態(tài)，故球?qū)κ譄o(wú)作用力，人手無(wú)壓力的感覺(jué)． 又因座艙做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為： ＝ v2 ＝ 29.8

16、 48 m/s 2＝ 16.8 m/s 2，方向豎直向上．設(shè)手對(duì)鉛球的作用力為 ，由牛頓第 a 2 s 228 F 二定律得： F－ mg＝ ma，故 F＝ mg＋ma＝ 2.7 mg＝ 135 N. 【答案】 人手沒(méi)有壓力的感覺(jué) 手托鉛球的力 F＝ 135 N 11. 在 2008 年北京殘奧會(huì)開(kāi)幕式上，運(yùn)動(dòng)員手拉繩索向上攀登，最終點(diǎn)燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運(yùn)動(dòng)員堅(jiān)韌不拔的意志和自強(qiáng)不息的精神．為了探求上升過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員與繩索和吊椅

17、間的作用，可將過(guò)程簡(jiǎn)化．一根不可伸縮的輕繩跨過(guò)輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在 吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住，如圖所示．設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為 65 kg ，吊椅的質(zhì)量為 15 kg ，不計(jì)定滑 輪與繩子間的摩擦，重力加速度取 g ＝ 10 m/s 2. 當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起以加速度 ＝ 1 m/s 2 上升 a 時(shí)，試求 (1) 運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力； (2) 運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力． 【解析】 解法一： (1) 設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為 M和 m，繩拉

18、運(yùn)動(dòng)員的力為 F. 以運(yùn)動(dòng)員 和吊椅整體為研究對(duì)象，受到重力的大小為( ＋ ) ，向上的拉力為 2 ，根據(jù)牛頓第二定律 M m g F 2F－ ( M＋ m) g＝ ( M＋ m) a F＝ 440 N 根據(jù)牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員拉繩的力大小為 440 N ，方向豎直向下． (2) 以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，運(yùn)動(dòng)員受到三個(gè)力的作用，重力大小 Mg，繩的拉力 F，吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng) 員的支持力 N. 根據(jù)牛頓第二定律 F＋ N－Mg＝ Ma N＝ 75 N 根據(jù)牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅壓力大小為 275 N ，方

19、向豎直向下． 解法二：設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為 M和 m；運(yùn)動(dòng)員豎直向下的拉力大小為 F，對(duì)吊椅的壓 力大小為 N. 根據(jù)牛頓第三定律，繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員的拉力大小為 F，吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大小為 N. 分別以運(yùn) 動(dòng)員和吊椅為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律 F＋ N－Mg＝ Ma① F－ N－mg＝ ma② 由①②得 F＝ 440 N N＝ 275 N 【答案】 (1)440 N (2)275 N 12．如 用心 愛(ài)心 專心 - 5 -

20、 圖甲所示為學(xué)校操場(chǎng)上一質(zhì)量不計(jì)的豎直滑竿，滑竿上端固定，下端懸空．為了研究學(xué)生沿 竿的下滑情況，在竿頂部裝有一拉力傳感器，可顯示竿頂端所受拉力的大?。F(xiàn)有一學(xué)生 ( 可 視為質(zhì)點(diǎn) ) 從上端由靜止開(kāi)始滑下， 5 s 末滑到竿底時(shí)速度恰好為零，以學(xué)生開(kāi)始下滑時(shí)刻為 計(jì)時(shí)起點(diǎn)，傳感器顯示的拉力隨時(shí)間變化情況如圖乙所示， g 取 10 m/s 2. 求： (1) 該學(xué)生下滑過(guò)程中的最大速率； (2) 滑竿的長(zhǎng)． 乙 【解析】 (1) 根據(jù)圖象可知 0～ 1 s 內(nèi)，人向下做勻

21、加速運(yùn)動(dòng)，人對(duì)滑竿的作用力為 380 N ， 方向豎直向下，所以滑竿對(duì)人的作用力 F1 的大小為 380 N ，方向豎直向上． 以人為研究對(duì)象， 根據(jù)牛頓第二定律有： mg－ F1＝ ma1. ① 5 s 后靜止， m＝G/ g＝ 500/10 kg ＝50 kg. 1 s 末人的速度為： v1＝ a1t 1. ② 根據(jù)圖象可知 1 s 末到 5 s 末，人做勻減速運(yùn)動(dòng)， 5 s 末速度為零，所以人在 1 s 未速度達(dá)到 最大值，由①②式代入數(shù)值解得： v1＝2.4 m/s. 所以最大速度 vm＝ 2.4 m/s (2) 滑竿的長(zhǎng)度

22、等于人在滑竿加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)通過(guò)的位移之和． 加速運(yùn)動(dòng)的位移 s1＝ 0＋ vm 0＋ 2.4 1 m＝ 1.2 m. 2 t 1＝ 2 減速運(yùn)動(dòng)的位移 s2＝ 0＋ vm 2.4 ＋ 0 2 t 2＝ 2 4 m＝ 4.8 m. 滑竿的總長(zhǎng)度 L＝s1＋ s2＝ 1.2 m ＋ 4.8 m ＝6.0 m. 【答案】 (1)2.4 m/s (2)6.0 m 用心 愛(ài)心 專心 - 6 -