高中物理人教必修一4.6超重和失重解析版

1、人教版高一物理必修第一冊課堂同步精選練習(xí)4.6超重和失重（解析版）一、選擇題（本題共8小題，每小題6分，滿分48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有一個(gè)或一個(gè)以上選項(xiàng)符合題目要求,全部選對的得3分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分。）1. 如圖所示,A、B兩物體疊放在一起,以相同的初速度上拋(不計(jì)空氣阻力),下列說法正確的是() A.在上升和下降過程中A對B的壓力一定為零B.上升過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力C.下降過程中A對B的壓力小于A物體受到的重力D.在上升和下降過程中A對B的壓力都等于A物體受到的重力【答案】A【解析】不計(jì)空氣阻力,則A、B均處于完全失重狀態(tài),在上升和下降過程中

2、,A對B的壓力一定都為零,A正確。原來做勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)內(nèi)有一被伸長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)發(fā)現(xiàn)A突然被彈簧拉向右方。由此可判斷,此時(shí)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)可能是() A.加速上升B.減速上升C.加速下降D.減速下降【答案】BC【解析】當(dāng)升降機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),地板給物體的靜摩擦力與彈簧的彈力平衡,且該靜摩擦力小于或等于最大靜摩擦力。當(dāng)升降機(jī)有向下的加速度時(shí),必然會(huì)減小物體對地板的正壓力,也就減小了最大靜摩擦力,這時(shí)的最大靜摩擦力小于升降機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜摩擦力,而彈簧的彈力又未改變,故只有在這種情況下A才可能被拉向右方。四個(gè)選項(xiàng)中B、C兩種情況升降機(jī)的加速度是向下的。故選B、C

3、。高蹺運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)新型運(yùn)動(dòng),圖甲為彈簧高蹺。當(dāng)人抓住扶手用力蹬踏板壓縮彈簧后,人就向上彈起,進(jìn)而帶動(dòng)高蹺跳躍,如圖乙。則下列說法正確的是() A.彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí),高蹺對人的作用力大于人的重力B.彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí),高蹺對人的作用力等于人的重力C.彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí),人處于超重狀態(tài)D.彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí),人處于失重狀態(tài)【答案】AC【解析】彈簧壓縮到最低點(diǎn)后,人向上彈起,加速度的方向向上,人處于超重狀態(tài),高蹺對人的作用力大于人的重力,故A、C正確,B、D錯(cuò)誤。某人在地面上用彈簧測力計(jì)稱得其體重為490 N,他將彈簧測力計(jì)移至電梯內(nèi)稱其體重,t0至t3時(shí)間段內(nèi)彈簧測力計(jì)的示數(shù)如圖所示,電梯運(yùn)行的v

4、-t圖象可能是(取電梯向上運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎?() 【答案】AD【解析】由G-t圖象知:t0t1時(shí)間內(nèi),具有向下的加速度,t1t2時(shí)間內(nèi)勻速或靜止,t2t3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:t0t3時(shí)間內(nèi)向上減速,靜止,向上加速向下加速,勻速,向下減速,故A、D正確。在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計(jì),電梯靜止時(shí),曉敏同學(xué)站在體重計(jì)上,體重計(jì)示數(shù)為50 kg,電梯運(yùn)動(dòng)過程中,某一段時(shí)間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖所示,關(guān)于這段時(shí)間的描述,下列說法中正確的是() A.曉敏同學(xué)所受的重力變小了B.曉敏同學(xué)對體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對她的支持力C.電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng)D.電梯的加速度大小為g5

5、,且加速度的方向一定豎直向下【答案】D【解析】曉敏同學(xué)處于失重狀態(tài),但重力并未發(fā)生變化,則A錯(cuò)。根據(jù)牛頓第三定律,曉敏同學(xué)對體重計(jì)的壓力等于體重計(jì)對她的支持力,則B錯(cuò)。曉敏同學(xué)處于失重狀態(tài)時(shí),加速度方向向下,但速度方向可以向上,則C錯(cuò)。根據(jù)mg-FN=ma,得a=g5,方向豎直向下,則D正確。輕彈簧下端掛一重物,手執(zhí)輕彈簧上端使重物向上做勻加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)手突然停止時(shí),重物的運(yùn)動(dòng)情況是()A.立即向上做減速運(yùn)動(dòng)B.上升過程中先加速后減速C.上升過程中加速度越來越大D.上升過程中加速度越來越小【答案】B【解析】手停止運(yùn)動(dòng)前,物體向上做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度向上,根據(jù)牛頓第二定律分析得知:彈簧對物體的彈力

6、大于物體的重力。當(dāng)手突然停止時(shí),彈簧的彈力不能突變,開始階段,彈力仍大于重力,則物體做加速運(yùn)動(dòng),隨著物體向上運(yùn)動(dòng),彈簧的伸長量逐漸減小,彈力減小,當(dāng)彈簧的彈力小于物體的重力后,物體所受的合力向下,開始做減速運(yùn)動(dòng)。所以物體在上升過程中先加速后減速,故B正確。一質(zhì)量為M的探空氣球在勻速下降,設(shè)氣球所受浮力F始終保持不變,氣球在運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力僅與速率有關(guān),重力加速度為g,現(xiàn)欲使該氣球以同樣速率勻速上升,則需要從氣球吊籃中減少的質(zhì)量為() A.2M-Fg B.M-2Fg C.2M-Fg D.0【答案】C【解析】設(shè)氣球所受阻力為f,當(dāng)氣球勻速下降時(shí),由物體的平衡條件知:Mg=F+f,當(dāng)從氣球吊籃中減

7、少質(zhì)量為m的物體后,氣球勻速上升,此時(shí),有(M-m)g+f=F,聯(lián)立兩式解得m=2(M-Fg)。如圖所示,水平地面上有一輕質(zhì)彈簧,下端固定,上端與物體A相連接,整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)用一豎直向下的力壓物體A,使A豎直向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)一段距離,整個(gè)過程中彈簧一直處在彈性限度內(nèi)。下列關(guān)于所加力F的大小和運(yùn)動(dòng)距離x之間關(guān)系圖象正確的是() 【答案】D【解析】由于彈簧彈力與彈簧壓縮量成正比,由牛頓第二定律得F-kx=ma,解得F=kx+ma,所加力F的大小和運(yùn)動(dòng)距離x之間關(guān)系圖象正確的是圖D。非選擇題（本題共4小題，滿分52分）（12分）如圖所示,一個(gè)質(zhì)量M=50 kg的人站在升降機(jī)的地板上,升

8、降機(jī)的頂部懸掛了一個(gè)彈簧測力計(jì),測力計(jì)下掛著一個(gè)質(zhì)量m=5 kg的物體A。當(dāng)升降機(jī)向上運(yùn)動(dòng)時(shí),她看到彈簧測力計(jì)的示數(shù)為40 N,g=10 m/s2,求:(1)升降機(jī)的加速度;(2)此時(shí)人對地板的壓力。【答案】(1)2 m/s2,豎直向下(2)400 N,豎直向下【解析】(1)對A受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得:mg-F彈=ma得a=g-F彈m=2 m/s2,則升降機(jī)的加速度為2 m/s2,方向豎直向下。(2)對人分析,根據(jù)牛頓第二定律得:Mg-FN=Ma解得:FN=Mg-Ma=50(10-2) N=400 N,則由牛頓第三定律知人對升降機(jī)地板的壓力大小為400 N,方向豎直向下。（12分）在羅蒙

9、環(huán)球城的游樂場中,有一臺(tái)大型游戲機(jī)叫“跳樓機(jī)”。參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上,由電動(dòng)機(jī)將座椅沿光滑的豎直軌道提升到離地面64 m高處,然后由靜止釋放。座椅沿軌道自由下落一段時(shí)間后,開始受到壓縮空氣提供的恒定阻力而緊接著做勻減速運(yùn)動(dòng),下落到離地面4.0 m高處速度剛好減小到零,這一下落全過程經(jīng)歷的時(shí)間是6 s。求:(取g=10 m/s2)(1)座椅被釋放后做自由下落運(yùn)動(dòng)的末速度v1;(2)座椅被釋放后自由下落的高度h;(3)在勻減速運(yùn)動(dòng)階段,座椅的加速度大小?！敬鸢浮?1)20 m/s(2)20 m(3)5 m/s2【解析】(1)畫出v-t圖象,v-t圖象中圖線與時(shí)間軸圍成的面積即為位移。

10、 則x=v12t,得到v1=2xt=2(64-4)6 m/s=20 m/s(2)座椅被釋放后自由下落的高度:h=v122g=202210 m=20 m(3)物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的位移:x=(60-20) m=40 m因v12=2ax,則a=v122x=202240 m/s2=5 m/s2（14分）一質(zhì)量為m=0.4 kg的電動(dòng)遙控玩具車在水平地面上做直線運(yùn)動(dòng),如圖所示為其運(yùn)動(dòng)的v-t圖象的一部分,已知0.4 s以前車做勻變速運(yùn)動(dòng),之后做變加速運(yùn)動(dòng)直到速度最大,2 s時(shí)刻關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),玩具車開始做勻減速運(yùn)動(dòng)最終停止。小汽車全過程中所受阻力可視為恒定。(1)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;(2)求勻加速階段

11、小汽車的驅(qū)動(dòng)力;(3)估算全過程小汽車行駛的距離?！敬鸢浮?1)4 s(2)4.8 N(3)28.4 m【解析】(1)設(shè)2 s后小汽車加速度為大小a2,據(jù)圖象得a2=v2t2=8-44.0-2.0 m/s2=2 m/s2。設(shè)減速階段時(shí)間為t,由vt=v0-a2t,解得t=4 s。(2)設(shè)00.4 s內(nèi),小汽車加速度大小為a1a1=v1t1=4-00.4 m/s2=10 m/s2據(jù)牛頓第二定律得F-Ff=ma1,關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后Ff=ma2解得F=4.8 N。(3)00.4 s內(nèi)的位移x1=12a1t12=12100.42 m=0.8 m根據(jù)圖象可得0.42 s內(nèi)的位移x2=580.21 m=11.

12、6 m2 s以后的位移x3=12a2t2=12242 m=16 m小汽車的總位移x=x1+x2+x3=28.4 m(計(jì)算結(jié)果在27.629.2間均給分)。12. （14分）在海濱游樂場有一種滑沙的娛樂活動(dòng)。如圖所示,人坐在滑板上從斜坡的高處A點(diǎn)由靜止開始下滑,滑到斜坡底端B點(diǎn)后沿水平的滑道再滑行一段距離到C點(diǎn)停下來。斜坡滑道與水平滑道間是平滑連接的,滑板與兩滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為=0.50,不計(jì)空氣阻力,重力加速度 g=10 m/s2。(1)若斜坡的傾角=37。人和滑板的總質(zhì)量為m=60.0 kg,求人在斜坡上下滑時(shí)的加速度大小。(sin 37=0.6,cos 37=0.8)(2)若由于受到場地的限制,A點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離為s=50 m,為確保人身安全,假如你是設(shè)計(jì)師,你認(rèn)為在設(shè)計(jì)斜坡滑道時(shí),對高度應(yīng)有怎樣的要求?【答案】(1)2 m/s2(2)斜坡的高度不應(yīng)超過25 m【解析