2019-2020學(xué)年高中物理 課時分層作業(yè)18 超重與失重（含解析）教科版必修1

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1、課時分層作業(yè)(十八)　超重與失重 (時間：40分鐘　分值：100分) [合格基礎(chǔ)練] 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分) 1．(多選)原來做勻速運(yùn)動的升降機(jī)內(nèi)，有一被伸長的彈簧拉住的具有一定質(zhì)量的物體A靜止在地板上，如圖所示，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)A突然被彈簧拉向右方，由此可判斷此時升降機(jī)的運(yùn)動可能是(　　) A．加速上升 B．減速上升 C．加速下降 D．減速下降 BC　[物體A原來靜止，說明物體在水平方向和豎直方向都受力平衡，水平方向摩擦力與彈簧的彈力相平衡，豎直方向支持力與重力相平衡．現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)物體A被拉向右方，說明滑動摩擦力小于彈簧的拉力，而滑動摩擦力又與正壓力(或支持力)成正

2、比，所以是支持力減小了，從而得出結(jié)論：物體A處于失重狀態(tài)，即有向下的加速度，故做向上減速或向下加速運(yùn)動，所以A、D不正確．] 2．如圖所示，在臺秤的托盤上放一個支架，支架上固定一電磁鐵A，電磁鐵A的正下方有一鐵塊B，電磁鐵A不通電時，臺秤的示數(shù)為G.某時刻接通電源，在鐵塊B被吸引起來的過程中，臺秤的示數(shù)將 (　　) A．不變　　 B．變大 C．變小 D．忽大忽小 B　[很多同學(xué)認(rèn)為，當(dāng)鐵塊B被吸起時脫離臺秤，所以對臺秤的壓力消失，臺秤的示數(shù)減小，從而錯選C.其實(shí)，鐵塊B被吸起的過程是鐵塊B加速上升的過程，處于超重狀態(tài)，即整體處于超重狀態(tài)，所以整體對托盤的壓力大于整體的重力

3、．故選項(xiàng)B正確．] 3．如圖所示，小球的密度小于水的密度，球固定在彈簧的上端，彈簧的下端固定于杯底，它們完全浸沒在水中，當(dāng)裝置靜止時，彈簧的伸長量為Δx，當(dāng)整個裝置自由下落時，彈簧的伸長量將(　　) A．仍為Δx　　　　 B．小于Δx C．大于Δx D．等于零 D　[當(dāng)整個裝置自由下落時，球、水都處于完全失重狀態(tài)，水對球的浮力為零，球?qū)椈傻膲毫榱?，所以Δx＝0，彈簧恢復(fù)到原長，故選項(xiàng)D正確．] 4．(多選)“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的運(yùn)動，某人身系彈性繩由高空P點(diǎn)自由下落，圖中a點(diǎn)是彈性繩的原長位置，c點(diǎn)是人所能到達(dá)的最低點(diǎn)，b點(diǎn)是人靜止懸吊著時的平衡位置，人從P點(diǎn)落下到最低

4、點(diǎn)c的過程中 (　　) A．人在Pa段做自由落體運(yùn)動，處于完全失重狀態(tài) B．在ab段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài) C．在bc段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài) D．在c點(diǎn)，人的速度為0，其加速度為0 AB　[根據(jù)題中所提供的信息，把物理情景轉(zhuǎn)化為一種物理模型，分析人的運(yùn)動過程，結(jié)合超重、失重的概念來處理．人從P點(diǎn)到c點(diǎn)的過程中，Pa段做自由落體運(yùn)動，加速度為g，方向豎直向下，處于完全失重狀態(tài)，選項(xiàng)A正確；ab段做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)B正確；bc段做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)C錯誤；在c點(diǎn)，拉力大

5、于重力，加速度不為0，選項(xiàng)D錯誤．] 5．(多選)如圖所示是某同學(xué)站在力板傳感器上做下蹲—起立的動作時記錄的壓力F隨時間t變化的圖線．由圖線可知該同學(xué) (　　) A．體重約為650 N B．做了兩次下蹲—起立的動作 C．做了一次下蹲—起立的動作，且下蹲后約2 s起立 D．下蹲過程中先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài) AC　[當(dāng)該同學(xué)站在力板傳感器上靜止不動時，其合力為零，即壓力讀數(shù)恒等于該同學(xué)的體重值，由圖線可知：該同學(xué)的體重約為650 N，A正確；每次下蹲，該同學(xué)都將經(jīng)歷先向下做加速(加速度方向向下)、后減速(加速度方向向上)的運(yùn)動，即先經(jīng)歷失重狀態(tài)，后經(jīng)歷超重狀態(tài)，讀數(shù)F先小

6、于體重，后大于體重；每次起立，該同學(xué)都將經(jīng)歷先向上做加速(加速度方向向上)、后減速(加速度方向向下)的運(yùn)動，即先經(jīng)歷超重狀態(tài)，后經(jīng)歷失重狀態(tài)，讀數(shù)F先大于體重，后小于體重．由圖線可知C正確，B、D錯誤．] 6．某同學(xué)為了研究超重和失重現(xiàn)象，將重為50 N的物體帶進(jìn)豎直升降的電梯中，放置在壓力傳感器的水平載物面上，電梯由啟動到停止的過程中，測得壓力(F)－時間(t)變化的圖像如圖所示，設(shè)在t1＝3 s和t2＝8 s時電梯的速度分別為v1和v2，由此他做出判斷 (　　) A．電梯在上升，v1>v2 B．電梯在上升，v1v2

7、 B　[ 物體最后靜止時對地面的壓力等于重力，所以根據(jù)牛頓第二定律可知，0～4 s電梯向上加速，4～14 s勻速，14～18 s向上減速，18 s后靜止．在t1＝3 s時物體仍然做加速運(yùn)動，所以t1時刻的速度小于t＝4 s時的速度，而t2＝8 s時電梯的速度等于t＝4 s時的速度，所以v1

8、當(dāng)升降機(jī)勻速上升時，a＝0 由牛頓第二定律知，N－mg＝0 所以N＝mg＝600 N 由牛頓第三定律，人對體重計的壓力，即體重計的示數(shù)為600 N. (2)當(dāng)升降機(jī)以5 m/s2的加速度加速下降時，此時a的方向向下，有mg－N＝ma 所以N＝m(g－a)＝300 N 由牛頓第三定律，人對體重計的壓力，即體重計的示數(shù)為300 N(失重狀態(tài))． [答案]　(1)600 N　(2)300 N [等級過關(guān)練] 一、選擇題(本題共4小題，每小題6分) 1．(多選)如圖所示，小球B放在真空正方體容器A內(nèi)，球B的直徑恰好等于A的內(nèi)邊長，現(xiàn)將它們以初速度v0豎直向上拋出，下列說法中正確

9、的是 (　　) A．若不計空氣阻力，下落過程中，B對A沒有彈力 B．若考慮空氣阻力，上升過程中，A對B的彈力向下 C．若考慮空氣阻力，下落過程中，B對A的彈力向上 D．若不計空氣阻力，上升過程中，A對B有向上的彈力 AB　[將容器以初速度v0豎直向上拋出后，若不計空氣阻力，以整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得到加速度為g，再以容器A為研究對象，上升和下落過程其合力等于其重力，則B對A沒有壓力，A對B也沒有支持力，故A正確，D錯誤；若考慮空氣阻力，以整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得到：上升過程加速度大于g，再以球B為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律分析：B受到的合力大于重力，B除受到

10、重力外，還應(yīng)受到向下的壓力，A對B的壓力向下，故B正確；若考慮空氣阻力，以整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得到：下落過程加速度小于g，再以B為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律分析：A受到的合力小于重力，B除受到重力外，還應(yīng)受到向上的力，即A對B的支持力向上，B對A的壓力向下，故C錯誤．] 2．(多選)如圖所示，斜面體M始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)物體m沿斜面下滑時，下列說法正確的是 (　　) A．勻速下滑時，M對地面的壓力等于(M＋m)g B．加速下滑時，M對地面的壓力小于(M＋m)g C．勻減速下滑時，M對地面的壓力大于(M＋m)g D．M對地面的壓力始終等于(M＋m)g ABC　[物體

11、加速下滑時整個系統(tǒng)有豎直向下的加速度分量而出現(xiàn)失重現(xiàn)象，故B正確．物體勻減速下滑時系統(tǒng)存在豎直向上的加速度分量，處于超重狀態(tài)，故C正確．勻速下滑時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，故A正確．] 3．如圖所示，臺秤上放置盛水的杯子，杯底用細(xì)線系一木質(zhì)小球，若細(xì)線突然斷裂，則在小木球上浮到水面的過程中，臺秤的示數(shù)將 (　　) A．變小 B．變大 C．不變 D．無法判斷 A　[將容器和木球視為整體，整體受臺秤豎直向上的支持力和豎直向下的重力．當(dāng)細(xì)線被剪斷后，其實(shí)際效果是：在木球向上加速運(yùn)動的同時，木球上方與木球等體積的水球，將以同樣大小的加速度向下加速流動，從而填補(bǔ)了木球占據(jù)的空間，由于ρ水>ρ

12、木，水球的質(zhì)量大于木球的質(zhì)量，故木球和水組成系統(tǒng)的重心有向下的加速度，整個系統(tǒng)將處于失重狀態(tài)，故臺秤的示數(shù)將變小，正確答案為A.] 4．在電梯內(nèi)的地板上，豎直放置一根輕質(zhì)彈簧，彈簧上端固定一個質(zhì)量為m的物體．當(dāng)電梯勻速運(yùn)動時，彈簧被壓縮了x，某時刻后觀察到彈簧又被繼續(xù)壓縮了，重力加速度為g.則電梯在此時刻后的運(yùn)動情況可能是 (　　) A．以大小為g的加速度加速上升 B．以大小為g的加速度減速上升 C．以大小為的加速度加速下降 D．以大小為的加速度減速下降 D　[因?yàn)殡娞輨蛩龠\(yùn)動時，彈簧被壓縮了x，由此可以知道，mg＝kx，當(dāng)彈簧又被繼續(xù)壓縮了，彈簧的彈力變大了，所以物體的合力應(yīng)

13、該是向上的，大小是mg，由牛頓第二定律F＝ma可得，mg＝ma，所以加速度大小為a＝g，合力是向上的，當(dāng)然加速度的方向也就是向上的，此時物體可能是向上的勻加速運(yùn)動，也可能是向下的勻減速運(yùn)動，所以D正確．] 二、非選擇題(本題共2小題，共26分) 5．(12分)實(shí)驗(yàn)小組為了測量一棟26層的寫字樓每層的平均高度(層高)及電梯運(yùn)行情況，請一質(zhì)量為m＝60 kg的同學(xué)站在放于電梯的水平地板上的體重計上，體重計內(nèi)安裝有壓力傳感器，電梯從一樓直達(dá)26樓，已知t＝0至t＝1 s內(nèi)，電梯靜止不動，與傳感器連接的計算機(jī)自動畫出了體重計示數(shù)F隨時間變化的圖線，如圖所示，求： (1)電梯啟動和制動時的加速

14、度大?。? (2)該大樓每層的平均層高． [解析]　(1)1～3 s電梯啟動，即加速向上運(yùn)動，加速度向上，處于超重狀態(tài)，對于此狀態(tài)有F1－mg＝ma1，代入數(shù)據(jù)解得a1＝2 m/s2 21～23 s電梯制動，即向上減速運(yùn)動，加速度向下，處于失重狀態(tài)，對于此狀態(tài)有mg－F3＝ma3，代入數(shù)據(jù)解得a3＝2 m/s2. (2)電梯勻速運(yùn)動的速度v＝a1t1＝4 m/s 勻加速上升的位移為x1＝vt1＝×4×2 m＝4 m 從圖中讀得，電梯勻速上升的時間t2＝18 s，所以勻速上升的位移為x2＝vt2＝4×18 m＝72 m 勻減速上升的時間為2 s，所以位移為x3＝vt3＝×4×2 m＝

15、4 m 所以總位移x＝x1＋x2＋x3＝80 m 層高h(yuǎn)＝＝ m＝3.2 m. [答案]　(1)2 m/s2　2 m/s2　(2)3.2 m 6．(14分)一種巨型娛樂器械由升降機(jī)送到離地面75 m的高處，然后讓座艙自由落下．落到離地面30 m高時，制動系統(tǒng)開始啟動，座艙均勻減速，到地面時剛好停下．若座艙中某人用手托著m＝5 kg的鉛球，取g＝10 m/s2，試求： (1)從開始下落到最后著地經(jīng)歷的總時間； (2)當(dāng)座艙落到離地面35 m的位置時，手對鉛球的支持力是多少？ (3)當(dāng)座艙落到離地面15 m的位置時，鉛球?qū)κ值膲毫κ嵌嗌伲? [解析]　(1)由題意可知，座艙先自由下落

16、 h1＝75 m－30 m＝45 m 由h1＝gt得t1＝＝3 s 下落45 m時的速度v1＝gt1＝30 m/s 減速過程中的平均速度 ＝＝15 m/s 減速時間t2＝＝2 s 總時間t＝t1＋t2＝5 s. (2)離地面35 m時，座艙自由下落，鉛球處于完全失重狀態(tài)，所以手對鉛球的支持力為零. (3)由v＝2gh1＝2ah2得減速過程中加速度的大小 a＝15 m/s2(或a＝＝15 m/s2) 根據(jù)牛頓第二定律N－mg＝ma 解得N＝125 N 根據(jù)牛頓第三定律可知，鉛球?qū)κ值膲毫?25 N. [答案]　(1)5 s　(2)0　(3)125 N - 6 -