2019-2020學(xué)年新教材高中物理課后作業(yè)20超重和失重含解析新人教版必修

PAGEPAGE5課后作業(yè)(二十)[要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)練]要點(diǎn)一：超重和失重1．下列關(guān)于超重與失重的說(shuō)法中，正確的是()A．超重就是物體的重力增加了B．失重就是物體的重力減少了C．完全失重就是物體的重力沒(méi)有了D．不論是超重、失重，還是完全失重，物體所受的重力總是不變[解析]物體處于超重或者失重是指視重與重力的關(guān)系，并不是重力發(fā)生變化，A錯(cuò)誤；物體對(duì)支持物的壓力或者對(duì)懸掛物的拉力小于重力叫失重，但重力并不改變，B錯(cuò)誤；當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)是指重力完全充當(dāng)合外力，重力大小不變，C錯(cuò)誤；不論超重或失重甚至完全失重，物體所受重力是不變的，D正確．[答案]D2．跳水運(yùn)動(dòng)員從10m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(guò)程和下落過(guò)程的說(shuō)法正確的是()A．上升過(guò)程處于超重狀態(tài)，下落過(guò)程處于失重狀態(tài)B．上升過(guò)程處于失重狀態(tài)，下落過(guò)程處于超重狀態(tài)C．上升過(guò)程和下落過(guò)程均處于超重狀態(tài)D．上升過(guò)程和下落過(guò)程均處于完全失重狀態(tài)[解析]上升和下落的過(guò)程中，都是只受到向下的重力的作用，加速度的大小為重力加速度g，都處于完全失重狀態(tài)，所以A、B、C錯(cuò)誤，D正確．[答案]D3．一物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，彈簧測(cè)力計(jì)的上端固定在電梯的天花板上，在下列哪種情況下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)最小()A．電梯勻加速上升，且a＝eq\f(g,3)B．電梯勻加速下降，且a＝eq\f(g,3)C．電梯勻減速上升，且a＝eq\f(g,2)D．電梯勻減速下降，且a＝eq\f(g,2)[解析]電梯勻加速上升，且a1＝eq\f(g,3)時(shí)，F(xiàn)1－mg＝ma1，F(xiàn)1＝eq\f(4,3)mg，電梯勻加速下降，且a2＝eq\f(g,3)時(shí)加速度方向向下，mg－F2＝ma2，F(xiàn)2＝eq\f(2,3)mg，電梯勻減速上升，且a3＝eq\f(g,2)時(shí)，加速度方向向下，mg－F3＝ma3，F(xiàn)3＝eq\f(1,2)mg，電梯勻減速下降，且a4＝eq\f(g,2)，加速度方向向上，F(xiàn)4－mg＝ma4，F(xiàn)4＝eq\f(3,2)mg，C正確．[答案]C要點(diǎn)二：超重與失重問(wèn)題的求解方法4．如圖所示，A為電磁鐵，C為膠木盤(pán)，A和C(包括支架)總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛于彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上，給電磁鐵通電，在鐵片被吸引上升的過(guò)程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大小F為()A．F＝MgB．F＝(M＋m)gC．mg<F<(M＋m)gD．F>(M＋m)g[解析]電磁鐵未通電時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于A、B、C三者的重力之和，通電后，B將加速上升，系統(tǒng)處于超重狀態(tài)，F(xiàn)>(M＋m)g，故D正確．[答案]D5．在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計(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50kg，如圖甲所示．電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，某一段時(shí)間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)如圖乙所示，在這段時(shí)間內(nèi)下列說(shuō)法中正確的是()A．曉敏同學(xué)所受的重力變小了B．曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對(duì)曉敏的支持力C．電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng)D．電梯的加速度大小為g/5，方向一定豎直向下[解析]曉敏在這段時(shí)間內(nèi)處于失重狀態(tài)，是由于曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力變小了，而曉敏的重力沒(méi)有改變，A錯(cuò)誤；曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力與體重計(jì)對(duì)曉敏的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，大小一定相等，B錯(cuò)誤；以豎直向下為正方向，有：mg－F＝ma，解得a＝eq\f(g,5)，方向豎直向下，但速度方向可能是豎直向上，也可能是豎直向下，C錯(cuò)誤、D正確．[答案]D6．(多選)如右圖所示，A、B兩物體疊放在一起，當(dāng)把A、B兩物體同時(shí)豎直向上拋出時(shí)(不計(jì)空氣阻力)，則()A．A的加速度大小小于gB．B的加速度大小大于gC．A、B的加速度大小均為gD．A、B間的彈力為零[解析]對(duì)于A、B的整體，在拋出之后，只受重力作用，其加速度必然為g，方向豎直向下．假定A、B之間的彈力不為零，設(shè)A對(duì)B的壓力為FAB、對(duì)B進(jìn)行受力分析，如圖所示，由牛頓第二定律得FAB＋mBg＝mBg，則FAB＝0所以A、B之間無(wú)彈力作用，A、B兩物體各自只受重力作用，加速度均為g.選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C、D正確．[答案]CD[綜合提升練]7．(多選)懸掛在電梯天花板上的彈簧測(cè)力計(jì)的鉤子掛著質(zhì)量為m的物體，電梯靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為G＝mg，下列說(shuō)法中，正確的是()A．當(dāng)電梯勻速上升時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)增大，電梯勻速下降時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小B．只有電梯加速上升時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才會(huì)增大，只有電梯加速下降時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才會(huì)減小C．不管電梯向上或向下運(yùn)動(dòng)，只要加速度的方向豎直向上，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)一定增大D．不管電梯向上或向下運(yùn)動(dòng)，只要加速度的方向豎直向下，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)一定減小[解析]超重是加速度方向向上，示數(shù)大于重力；失重是加速度方向向下，示數(shù)小于重力，與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，因此選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤、C、D正確．[答案]CD8．下列說(shuō)法正確的是()A．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)B．舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后靜止不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)C．跳高運(yùn)動(dòng)員到達(dá)空中最高點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)D．蹦床運(yùn)動(dòng)員跳離蹦床在空中上升與下降時(shí)均處于失重狀態(tài)[解析]游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)，不是失重狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后靜止不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于平衡狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；跳高運(yùn)動(dòng)員到達(dá)空中最高點(diǎn)時(shí)，加速度為g，沒(méi)有處于平衡狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；蹦床運(yùn)動(dòng)員跳離蹦床在空中上升與下降時(shí)，加速度均為g，故均處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)D正確．[答案]D9．(多選)如圖所示，小敏正在做雙腳跳臺(tái)階的健身運(yùn)動(dòng)．若忽略空氣阻力，小敏起跳后，下列說(shuō)法正確的是()A．上升過(guò)程處于超重狀態(tài)B．下降過(guò)程處于超重狀態(tài)C．上升過(guò)程處于失重狀態(tài)D．下降過(guò)程處于失重狀態(tài)[解析]若忽略空氣阻力，小敏起跳后，在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中只受重力，加速度就是重力加速度，則小敏起跳后，上升過(guò)程與下降過(guò)程均處于失重狀態(tài)，故C、D兩項(xiàng)正確．[答案]CD10．雜技表演魅力無(wú)窮，給人美的視覺(jué)享受，兩位同學(xué)在觀看空中吊繩表演時(shí)，關(guān)于吊繩拉著演員在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的物理問(wèn)題展開(kāi)討論，下列說(shuō)法中正確的是()A．在向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，吊繩對(duì)演員的拉力大于演員的重力B．在向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，吊繩對(duì)演員的拉力大于演員的重力C．在向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，吊繩對(duì)演員的拉力大于演員對(duì)吊繩的拉力D．在向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，吊繩對(duì)演員的拉力大于演員對(duì)吊繩的拉力[解析]向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，演員處于平衡狀態(tài)，吊繩對(duì)演員的拉力等于演員的重力，故A錯(cuò)誤；在向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，演員處于超重狀態(tài)，吊繩對(duì)演員的拉力大于演員的重力，故B正確；吊繩對(duì)演員的拉力與演員對(duì)吊繩的拉力是一對(duì)相互作用力，總是大小相等，方向相反，故C、D錯(cuò)誤.[答案]B11．某人在a＝2m/s2勻加速下降的升降機(jī)中最多能舉起m1＝75kg的物體，則此人在地面上最多可舉起多大質(zhì)量的物體？若此人在勻加速上升的升降機(jī)中最多能舉起m2＝50kg的物體，則此升降機(jī)上升的最大加速度為多大？(取g＝10m/s2)[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：當(dāng)升降機(jī)以加速度a1＝2m/s2勻加速下降時(shí)，對(duì)物體有：m1g－F＝m1a1，即F＝m1(g－a1)得F＝75×(10－2)N＝600N設(shè)人在地面上最多可舉起質(zhì)量為m0的物體，則F＝m0g.m0＝eq\f(F,g)＝eq\f(600,10)kg＝60kg.當(dāng)升降機(jī)以a2勻加速上升時(shí)，對(duì)物體有：F－m2g＝m2a2，a2＝eq\f(F,m2)－g＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(600,50)－10))m/s2＝2m/s2.故升降機(jī)勻加速上升的加速度為2m/s2.[答案]60kg2m/s212．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量長(zhǎng)距離電動(dòng)扶梯加速度的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．將一電子健康秤置于水平的扶梯臺(tái)階上，實(shí)驗(yàn)員站在健康秤上，相對(duì)健康秤靜止．電動(dòng)扶梯由靜止開(kāi)始斜向上運(yùn)動(dòng)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分為三個(gè)階段，先加速、再勻速、最終減速停下．已知電動(dòng)扶梯與水平方向夾角θ＝37°.重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.某次測(cè)量的三個(gè)階段中電子健康秤的示數(shù)F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖2所示．(1)畫(huà)出加速過(guò)程中實(shí)驗(yàn)員的受力示意圖；(2)求該次測(cè)量中實(shí)驗(yàn)員的質(zhì)量m；(3)求該次測(cè)量中電動(dòng)扶梯加速過(guò)程的加速度大小a1和減速過(guò)程的加速度大小a2.[解析](1)加速過(guò)程中實(shí)驗(yàn)員受到重力mg、靜摩擦力Ff、支持力