高中物理55 超重與失重 同步精練(滬科版必修1)

1、第5課時(shí) 超重與失重1.前蘇聯(lián)時(shí)期在空間站建立了一座實(shí)驗(yàn)室，不過現(xiàn)已墜毀于太平洋已知在這座空間站中所有物體都處于完全失重狀態(tài)，則在其中可以完成下列哪個(gè)實(shí)驗(yàn)()圖555A用天平稱量物體質(zhì)量B做托里拆利實(shí)驗(yàn)C驗(yàn)證阿基米德定律D用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)驗(yàn)證牛頓第三定律答案：D2下列哪個(gè)說法是正確的 ()A體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下降過程中都處于失重狀態(tài)C舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)D游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)解析：當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)，即向上做加速運(yùn)動(dòng)或向下做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí)，即向下做加

2、速運(yùn)動(dòng)或向上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于失重狀態(tài)只有選項(xiàng)B中運(yùn)動(dòng)員的加速度為重力加速度，方向豎直向下，處于失重狀態(tài)，而且處于完全失重狀態(tài)；在其他的選項(xiàng)中，運(yùn)動(dòng)員處于靜止?fàn)顟B(tài)，即處于平衡狀態(tài)答案： B3如圖556所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵塊，質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn)當(dāng)電磁鐵通電，鐵塊被吸引上升的過程中，輕繩上拉力F的大小為 ()圖556AFMgBMg<F<(Mm)gCF(Mm)gDF>(Mm)g答案： D4.如圖557所示，某人站在臺(tái)秤上，向下蹲的過程中，臺(tái)秤示數(shù)的變化情況是 ()A先變大后變小，最后等于他的重力B先變小后變大，最

3、后等于他的重力C變大，最后大于他的重力圖557D變小，最后小于他的重力解析：人下蹲開始階段，有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，臺(tái)秤示數(shù)小于人的重力，在人下蹲減速階段，有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，臺(tái)秤示數(shù)大于人的重力，當(dāng)人下蹲過程結(jié)束，停下來時(shí)，人的加速度為零，臺(tái)秤示數(shù)又等于人的重力，因此人下蹲的全過程中，臺(tái)秤的示數(shù)先變小后變大，最后等于他的重力，只有B正確答案： B5如圖558所示，升降機(jī)天花板上用輕彈簧懸掛一物體，升降機(jī)靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)10 cm，運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧伸長(zhǎng) 9 cm，則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是(取g10 m/s2) ()圖558A以a1 m/s2的加速度加速下降B以a1 m/s2的加速度加速

4、上升C以a9 m/s2的加減度減速上升D以a9 m/s2的加速度加速下降解析：設(shè)物體的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，升降機(jī)靜止時(shí)：kx1mg，升降機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)：kx2<mg，物體受的合外力向下，彈簧的拉力小于物體重力，物體處于失重狀態(tài)，有向下的加速度，取向下為正方向，由牛頓第二定律得：mgkx2ma，將k代入上式得：ag1 m/s2可見升降機(jī)正以a1 m/s2的加速度加速下降或減速上升，只有A正確答案： A6.如圖559所示，用一根繩吊起金屬小桶，在桶的下部鉆兩個(gè)小孔A、B，當(dāng)桶內(nèi)盛水時(shí)，水從A、B孔噴出當(dāng)剪斷繩，讓小桶自由下落，如果空氣阻力可以忽略，則在下落過程中 ()A水繼續(xù)以相同速度噴

5、出B水將不再從小孔中噴出圖559C水將以更大速度噴出D水將以較小速度噴出答案：B圖55107.“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)某人身系彈性繩自高空P點(diǎn)自由下落，圖5510中a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)位置，c是人所到達(dá)的最低點(diǎn)，b是人靜止地懸吊著時(shí)的平衡位置，人在從P點(diǎn)落下到最低點(diǎn)c的過程中 ()A人在Pa段做自由落體運(yùn)動(dòng)，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)，人的速度為零，其加速度為零解析：判斷人是處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，只要看人的加速度方向Pa段人做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度為g，人處于完全失重狀態(tài)；人從a到b的過程中，人的

6、重力大于彈力，合力方向向下，加速度方向向下，人處于失重狀態(tài)；b點(diǎn)，人的重力等于彈力，加速度為零；由b到c，人的重力小于彈力，合力方向向上，加速度方向向上，人處于超重狀態(tài)當(dāng)彈性繩伸長(zhǎng)到c點(diǎn)時(shí)，物體處于最大超重狀態(tài)答案：AB8如圖5511，跳水運(yùn)動(dòng)員從10 m跳臺(tái)騰空躍起，先向上運(yùn)動(dòng)一段距離達(dá)到最高點(diǎn)后，再自由下落進(jìn)入水池，不計(jì)空氣阻力，關(guān)于運(yùn)動(dòng)員在空中上升過程和下落過程以下說法正確的有 ()圖5511A上升過程處于超重狀態(tài)，下落過程處于失重狀態(tài)B上升過程處于失重狀態(tài)，下落過程處于超重狀態(tài)C上升過程和下落過程均處于超重狀態(tài)D上升過程和下落過程均處于完全失重狀態(tài)解析：跳水運(yùn)動(dòng)員在空中時(shí)無論上升還是下

7、降，加速度方向均向下，由于不計(jì)空氣阻力，故均為完全失重，故選D.答案： D圖55129一條不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過質(zhì)量可忽略不計(jì)的定滑輪，繩的一端系一質(zhì)量M15 kg的重物，重物靜止于地面上，有一質(zhì)量m10 kg的猴子，從繩子的另一端沿繩向上爬，如圖5512所示，不計(jì)滑輪摩擦，在重物不離開地面的條件下，猴子向上爬的最大加速度為(g10 m/s2) ()A25 m/s2 B5 m/s2C10 m/s2 D15 m/s2答案： B10.如圖5513所示，浸在水中的小球密度小于水的密度，固定在輕彈簧的一端，彈簧的另一端固定在容器的底部，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)自由下落時(shí)，彈簧長(zhǎng)度將 ()A變化圖5513B不變C恢復(fù)原長(zhǎng)

8、D條件不足，無法確定圖5514答案：C11質(zhì)量是60 kg的人站在升降機(jī)的體重計(jì)上，如圖5514所示，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？(g取10 m/s2)(1)升降機(jī)勻速上升(2)升降機(jī)以4 m/s2的加速度加速上升(3)升降機(jī)以5 m/s2的加速度加速下降(4)升降機(jī)以重力加速度g加速下降(5)升降機(jī)以加速度a12 m/s2加速下降解析：以人為研究對(duì)象，作受力分析，如右圖所示，人只受重力和支持力由牛頓第三定律知，人受到的支持力跟人對(duì)體重計(jì)的壓力大小相等，所以體重計(jì)的讀數(shù)即為支持力的大小(1)勻速上升時(shí)，a0，故Nmg0，Nmg60×10 N600 N.(2)加速上升

9、時(shí)，a向上，取向上為正，則 Nmgma，故 Nmgma(60×1060×4)N840 N.(3)加速向下時(shí)，a向下，取向下為正，則mgNma，故 Nmgma(60×1060×5) N300 N.(4)ag向下時(shí)，取向下為正，則mgNma，故N0(完全失重)(5)當(dāng)a12 m/s2，方向向下時(shí)，取向下為正，則mgNma，故Nmgma(60×1060×12) N120 N“”表示人已離開體重計(jì)，故此時(shí)體重計(jì)讀數(shù)為零答案：(1)600 N(2)840 N(3)300 N(4)0(5)012美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)五名學(xué)航空航天工程的大學(xué)生曾經(jīng)搭乘NA

10、SA的“Vomit Comet”飛機(jī)，參加了“低重力學(xué)生飛行機(jī)會(huì)計(jì)劃(Reduced Gravity Student Flight Opportunities Program)”飛行員將飛機(jī)開到空中后，讓其自由下落，以模擬一種無重力的環(huán)境每次上升下落過程中，可以獲得持續(xù)25 s之久的零重力狀態(tài)，這樣，大學(xué)生們就可以進(jìn)行不受引力影響的實(shí)驗(yàn)(如圖5515)若實(shí)驗(yàn)時(shí)飛機(jī)離地面的高度不得低于500 m，大學(xué)生們最大可以承受兩倍重力的超重狀態(tài)，則飛機(jī)的飛行高度至少應(yīng)為多少米？(重力加速度g取10 m/s2)圖5515解析：飛機(jī)的下落過程分為自由落體和勻減速運(yùn)動(dòng)兩個(gè)過程，在勻減速運(yùn)動(dòng)過程中，大學(xué)生承受的最

11、大支持力為兩倍重力，故向上的加速度ag下落的高度h2×gt210×252 m6 250 m飛機(jī)飛行高度Hh500 m6 750 m.圖5516答案：6 750 m13據(jù)報(bào)載，我國(guó)航天第一人楊利偉的質(zhì)量為 63 kg(裝備質(zhì)量不計(jì))，圖5516為楊利偉在船艙內(nèi)(1)當(dāng)飛船在起飛前楊利偉在船艙內(nèi)平躺時(shí)，他對(duì)身體下面物體的壓力多大？(2)假設(shè)飛船以加速度 8.6 m/s2豎直上升，這時(shí)他對(duì)座椅的壓力多大？(3)楊利偉訓(xùn)練時(shí)承受的壓力可達(dá)到8個(gè)G，這表示什么意思？(4) 當(dāng)飛船返回地面，減速下降時(shí)，請(qǐng)你判斷一下楊利偉應(yīng)該有什么樣的感覺？解析：(1)當(dāng)飛船在起飛前時(shí)，楊利偉在船艙內(nèi)處于平衡狀態(tài)，由力的平衡條件可得，他受的支持力為FNmg63×9.8 N617.4 N由牛頓第三定律得他對(duì)身體下面物體的壓力為FNFN617.4 N(2)當(dāng)飛船加速上升時(shí)，宇航員處于超重狀態(tài)楊利偉在座椅彈力FN和自身重力的作用下產(chǎn)生向上的加速度a86 m/s2.由牛頓第二定律得FNmgma解得FNm(ga)6