2024-2025學(xué)年新教材高中物理第5章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第5節(jié)超重與失重課時(shí)分層作業(yè)含解析魯科版必修第一冊(cè)

PAGE6-超重與失重(建議用時(shí)：25分鐘)◎考點(diǎn)一超重現(xiàn)象1．下列關(guān)于失重和超重的說(shuō)法中，正確的是()A．物體處于失重狀態(tài)時(shí)，所受重力減??；處于超重狀態(tài)時(shí)，所受重力增大B．在電梯上出現(xiàn)失重現(xiàn)象時(shí)，電梯必定處于下降過(guò)程C．在電梯上出現(xiàn)超重現(xiàn)象時(shí)，電梯有可能處于下降過(guò)程D．只要物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向向上，物體必定處于失重狀態(tài)C[加速度方向向下，物體處于失重狀態(tài)，加速度方向向上，物體處于超重狀態(tài)，超重和失重并非物體的重力增大或減小，而是使懸繩(或支持面)的彈力增大或減小，故A、D均錯(cuò)；電梯加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，電梯減速下降時(shí)，物體也處于超重狀態(tài)，電梯減速上升時(shí)，物體處于失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤，C正確．]2.如圖所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個(gè)小鐵球，在電梯運(yùn)行時(shí)，乘客發(fā)覺(jué)彈簧的伸長(zhǎng)量比電梯靜止時(shí)的伸長(zhǎng)量大，這一現(xiàn)象表明()A．電梯肯定是在上升B．電梯肯定是在下降C．電梯的加速度方向肯定是向下D．乘客肯定處在超重狀態(tài)D[電梯靜止時(shí)，彈簧的拉力和小鐵球的重力相等．現(xiàn)在，彈簧的伸長(zhǎng)量變大，則彈簧的拉力增大，小鐵球受到的合力方向向上，加速度方向向上，小鐵球處于超重狀態(tài)．但是電梯的運(yùn)動(dòng)方向可能向上也可能向下，故選D.]3．一質(zhì)量為m的人站在電梯中，電梯加速上升，加速度大小為eq\f(1,3)g，g為重力加速度．人對(duì)電梯底部的壓力大小為()A．eq\f(1,3)mg B．2mgC．mg D．eq\f(4,3)mgD[電梯加速上升時(shí)，人處于超重狀態(tài)，則人所受電梯的支持力為N＝m(g＋a)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g＋\f(1,3)g))＝eq\f(4,3)mg.由牛頓第三定律可知，人對(duì)電梯底部的壓力大小為eq\f(4,3)mg，故D正確．]4．下列說(shuō)法中正確的是()A．超重時(shí)物體所受的重力不變B．高層住宅電梯啟動(dòng)瞬間，電梯中的人就處于失重狀態(tài)C．超重就是物體所受的重力增加D．飛機(jī)減速下降過(guò)程中，飛機(jī)中的乘客處于失重狀態(tài)A[A對(duì)，C錯(cuò)：處于超重與失重狀態(tài)的物體所受的重力不變，但豎直加速度導(dǎo)致視重變了．B錯(cuò)：電梯向上啟動(dòng)的瞬間加速度向上，人所受的支持力變大，則壓力變大即視重變大，處于超重狀態(tài)；反之，電梯向下啟動(dòng)的瞬間處于失重狀態(tài)．D錯(cuò)：飛機(jī)減速下降時(shí)加速度向上，則飛機(jī)里的人處于超重狀態(tài)．]◎考點(diǎn)二失重現(xiàn)象5.如圖所示，A、B兩人用平安帶連接在一起，從飛機(jī)上跳下進(jìn)行雙人跳傘運(yùn)動(dòng)，著陸傘未打開(kāi)時(shí)不計(jì)空氣阻力．下列說(shuō)法正確的是()A．在著陸傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中，平安帶的作用力肯定為零B．在著陸傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中，平安帶的作用力大于B的重力C．在著陸傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中，平安帶的作用力等于B的重力D．在著陸傘打開(kāi)后減速下降過(guò)程中，平安帶的作用力小于B的重力A[據(jù)題意，著陸傘未打開(kāi)時(shí)，A、B兩人一起做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)，則A、B之間平安帶的作用力為零，A正確，B、C錯(cuò)誤；著陸傘打開(kāi)后，A、B減速下降，加速度向上，則A、B處于超重狀態(tài)，對(duì)B有：FT－mg＝ma，即FT＝mg＋ma>mg，故D錯(cuò)誤．]6.如圖所示，小孩在蹦床上沿豎直方向蹦跳，對(duì)其從最低點(diǎn)到離開(kāi)床面的過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A．小孩始終處于超重狀態(tài)B．小孩始終處于失重狀態(tài)C．小孩會(huì)經(jīng)驗(yàn)先超重后失重的過(guò)程D．小孩剛離開(kāi)蹦床時(shí)的速度最大C[起先小孩受到的彈力大于重力，向上加速，小孩處于超重狀態(tài)，當(dāng)小孩受到的彈力小于重力時(shí)，向上減速，小孩處于失重狀態(tài)，小孩經(jīng)驗(yàn)先超重后失重的過(guò)程，故A、B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)小孩所受彈力等于重力時(shí)，加速度為零，速度最大，故D錯(cuò)誤．故選C.]7.如圖所示，在彈簧測(cè)力計(jì)下掛一重物，用手提著彈簧測(cè)力計(jì)，使重物在豎直方向上做多種方式的運(yùn)動(dòng)．視察并記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的改變狀況．下列說(shuō)法正確的是()A．加速向上運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)小于重力的數(shù)值B．減速向上運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)大于重力的數(shù)值C．加速向下運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)大于重力的數(shù)值D．減速向下運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)大于重力的數(shù)值D[加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度向上，處于超重狀態(tài)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大于G，故A錯(cuò)誤；向上減速時(shí)，加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)小于G，故B錯(cuò)誤；向下加速時(shí)，加速度向下，處于失重狀態(tài)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)小于G，故C錯(cuò)誤；減速向下運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大于G，故D正確．故選D.]8．一位在地面上最多可以舉起1500N重物的人，在某豎直運(yùn)動(dòng)的電梯中最多可以舉起2000N的重物．g取10m/s2.該電梯的運(yùn)動(dòng)可能是()A．以3.3m/s2的加速度加速下降B．以3.3m/s2的加速度減速下降C．以2.5m/s2的加速度加速上升D．以2.5m/s2的加速度減速上升D[此人最大的舉力為1500N，在豎直向上運(yùn)動(dòng)的電梯中最多舉起了2000N的物體，可知物體處于失重狀態(tài)．物體質(zhì)量m＝eq\f(G,g)＝200kg，由牛頓其次定律得G－F＝ma，解得a＝eq\f(G－F,m)＝eq\f(2000－1500,200)m/s2＝2.5m/s2，方向向下，則電梯可能以2.5m/s2的加速度減速上升，也可能以2.5m/s2的加速度加速下降，故選D.]9.一個(gè)質(zhì)量為50kg的人站在升降機(jī)的地板上，升降機(jī)的頂部懸掛了一只彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)下面掛著一個(gè)質(zhì)量為mA＝5kg的物體A，當(dāng)升降機(jī)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人看到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為40N，如圖所示，g取10m/s2，求此時(shí)人對(duì)地板的壓力．[解析]依題意可知，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為40N，而物體A的重力G＝mAg＝50N，明顯彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)小于物體的重力，即視重小于實(shí)重，物體A處于失重狀態(tài)．由于人和A以及升降機(jī)三者具有相同的加速度，因此人也處于失重狀態(tài)．以A為探討對(duì)象，受力分析如圖甲所示．由牛頓其次定律得mAg－T＝mAa甲乙所以a＝eq\f(mAg－T,mA)＝eq\f(50－40,5)m/s2＝2m/s2，方向向下．人的受力如圖乙所示．由牛頓其次定律得Mg－N＝Ma，所以N＝Mg－Ma＝400N由牛頓第三定律可得，人對(duì)地板的壓力為400N，方向向下．[答案]400N，方向向下(建議用時(shí)：15分鐘)10．(多選)某試驗(yàn)小組，利用DI系統(tǒng)視察超重和失重現(xiàn)象．他們?cè)陔娞輧?nèi)做試驗(yàn)，在電梯的地板上放置一個(gè)壓力傳感器，在傳感器上放一個(gè)重力大小為20N的物塊，如圖甲．試驗(yàn)中計(jì)算機(jī)顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時(shí)間改變的關(guān)系如圖乙．依據(jù)圖像分析得出的結(jié)論中正確的是()甲乙A．從時(shí)刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)B．從時(shí)刻t3到t4，物塊處于失重狀態(tài)C．電梯可能起先停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最終停在高樓層D．電梯可能起先停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最終停在低樓層AD[從時(shí)刻t1到t2，傳感器受到的壓力小于物塊的重力，物塊處于失重狀態(tài)，加速度向下，故A正確；從時(shí)刻t3到t4，傳感器受到的壓力大于物塊的重力，物塊處于超重狀態(tài)，加速度向上，故B錯(cuò)誤；假如電梯起先停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最終停在高樓層，那么壓力應(yīng)先等于重力、再大于重力、然后等于重力、小于重力、最終等于重力，不符合題圖，故C錯(cuò)誤；假如電梯起先停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最終停在低樓層，那么壓力應(yīng)當(dāng)是先等于重力、再小于重力、然后等于重力、大于重力、最終等于重力，與題圖相符，故D正確．故選A、D.]11．(多選)為了節(jié)能，商場(chǎng)安裝了如圖所示節(jié)能電動(dòng)扶梯，無(wú)人乘行時(shí)，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢；有人站上扶梯時(shí)，它會(huì)先加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，一位顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)驗(yàn)了這兩個(gè)過(guò)程，則下列說(shuō)法中正確的是()A．扶梯加速時(shí)，扶梯對(duì)顧客的摩擦力方向?yàn)樗较蜃驜．扶梯加速時(shí)，扶梯對(duì)顧客的支持力大小大于顧客的重力大小C．扶梯對(duì)顧客作用力的方向先向右上方，再豎直向上D．顧客始終受到三個(gè)力的作用BC[扶梯加速時(shí)，顧客加速度斜向右上方，合力斜向右上方，因而顧客受到的摩擦力水平向右，扶梯對(duì)其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上方，扶梯對(duì)顧客的支持力大小大于顧客的重力大?。辉趧蛩龠\(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，顧客處于平衡狀態(tài)，只受重力和支持力，顧客與電梯間的摩擦力等于零，扶梯對(duì)顧客作用力的方向豎直向上．所以扶梯對(duì)顧客作用力的方向先指向右上方，再豎直向上，顧客先受到三個(gè)力的作用，后受到兩個(gè)力的作用．故A、D錯(cuò)誤，B、C正確．]12．彈簧測(cè)力計(jì)上掛一質(zhì)量為1kg的物體，在下列各種狀況下，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為多少？(g取10m/s2)(1)以5m/s的速度勻速上升或下降．(2)以5m/s2的加速度豎直加速上升．(3)以5m/s2的加速度豎直加速下降．(4)以重力加速度g豎直下降．[解析]以物體為探討對(duì)象，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體僅受到兩個(gè)力的作用，如圖所示．(1)由牛頓其次定律有T1－mg＝0，得T1＝mg＝1×10N＝10N．由牛頓第三定律得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于10N.(2)以5m/s2的加速度勻加速上升時(shí)，若以向上為正方向，由牛頓其次定律有T2－mg＝ma，得T2＝m(g＋a)＝1×(10＋5)N＝15N．由牛頓第三定律得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為15N(超重現(xiàn)象)．(3)以5m/s2勻加速下降時(shí)，若取向下為正方向，由牛頓其次定律有mg－T3＝ma1，得T3＝m(g－a1)＝1×(10－5)N＝5N．由牛頓第三定律得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5N(失重現(xiàn)象)．(4)以重力加速度g豎直下降時(shí)，若取向下為正方向，由牛頓其次定律有mg－T4＝ma2(a2＝g)，得T4＝m(g－a2)＝0.由牛頓第三定律得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為零(完全失重現(xiàn)象)．[答案](1)10N(2)15N(3)5N(4)013.豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一只彈簧測(cè)力計(jì)，如圖所示．彈簧測(cè)力計(jì)的鉤上懸掛一個(gè)質(zhì)量m＝4kg的物體，試分析下列各種狀況下電梯詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)(g取10m/s2)：(1)當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)T1＝40N，且保持不變；(2)當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)T2＝32N，且保持不變；(3)當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)T3＝44N，且保持不變．(彈簧均處于伸長(zhǎng)狀態(tài))[解析](1)當(dāng)T1＝40N時(shí)，依據(jù)牛頓其次定律T1－mg＝ma1，解得這時(shí)電梯的加速度a1＝eq\f(T1－mg,m)＝eq\f(40－4×10,4)m/s2＝0m/s2，由此可見(jiàn)電梯處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．(2)當(dāng)T2＝32N時(shí)，依據(jù)牛頓其次定律T2－mg＝ma