2024-2025學(xué)年高中物理第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第六節(jié)超重與失重課時(shí)作業(yè)含解析教科版必修1

PAGEPAGE8課時(shí)作業(yè)20超重與失重時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1．在靜止的升降機(jī)中有一天平，天平左盤放物體，右盤放砝碼，調(diào)至平衡，則下列說(shuō)法中正確的是(C)①假如升降機(jī)勻加速上升，則天平右傾②假如升降機(jī)勻加速上升，則天平仍保持平衡③假如升降機(jī)勻加速下降，則天平左傾④假如升降機(jī)勻減速下降，則天平仍保持平衡A．①②B．③④C．②④D．①③解析：升降機(jī)靜止時(shí)，依據(jù)天平的測(cè)量原理，砝碼和物體對(duì)托盤壓力相等，天平平衡；當(dāng)升降機(jī)加速或減速時(shí)，物體和砝碼對(duì)托盤壓力同比例變更，故天平仍平衡．2．如圖所示，在一升降機(jī)中，物體A置于斜面上，當(dāng)升降機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，物體A恰好靜止不動(dòng)．若升降機(jī)以加速度g豎直向下做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下關(guān)于物體受力的說(shuō)法中正確的是(D)A．物體仍舊相對(duì)斜面靜止，物體所受的各個(gè)力均不變B．因物體處于失重狀態(tài)，所以物體不受任何力作用C．因物體處于失重狀態(tài)，所以物體所受重力變?yōu)榱?，其他力不變D．物體處于失重狀態(tài)，物體除了受到的重力不變以外，不受其他力的作用解析：當(dāng)物體以加速度g向下做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)，其視重為零，因而支持物對(duì)其作用力亦為零；處于完全失重狀態(tài)的物體，地球?qū)λ囊粗亓σ琅f存在．3．如圖所示，一個(gè)盛水的容器底部有一小孔，靜止時(shí)用手指堵住小孔不讓它漏水，假設(shè)容器在下述運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持平動(dòng)，且忽視空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是(D)A．容器自由下落時(shí)，小孔向下漏水B．將容器豎直拋出，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小孔向下漏水；向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，小孔不向下漏水C．將容器水平拋出，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小孔向下漏水D．將容器斜向上拋出，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小孔不向下漏水解析：無(wú)論容器自由下落還是向任何方向拋出，都處于完全失重狀態(tài)，與重力有關(guān)的現(xiàn)象都將消逝．4．在處于完全失重狀態(tài)的電梯中，仍能進(jìn)行測(cè)量的儀器有(B)A．天平B．彈簧測(cè)力計(jì)C．桿秤D．?dāng)[鐘解析：在完全失重狀態(tài)下，靠重力或壓力工作的儀器都不能用．5．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，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)覺(jué)體重計(jì)示數(shù)如圖所示，則在這段時(shí)間內(nèi)(D)A．曉敏同學(xué)所受的重力變小了B．曉敏同學(xué)對(duì)體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對(duì)曉敏的支持力C．電梯肯定在豎直向下運(yùn)動(dòng)D．電梯的加速度大小為eq\f(g,5)，方向肯定豎直向下解析：體重計(jì)示數(shù)變小，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)有變更，故選項(xiàng)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，大小肯定相等，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．以豎直向下為正方向，有mg－F＝ma，即50g－40g＝50a，解得a＝eq\f(g,5)，加速度方向豎直向下，但速度方向可能是豎直向上，也可能是豎直向下，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．二、多項(xiàng)選擇題6．某試驗(yàn)小組，利用DIS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)重為20N的物塊，如圖甲所示，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)間變更的關(guān)系，如圖乙所示．以下依據(jù)圖像分析得出的結(jié)論中正確的是(BC)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，最終停在低樓層解析：由題圖可知在0～t1、t2～t3及t4之后，傳感器所受壓力大小等于物塊的重力大?。籺1～t2時(shí)間段內(nèi)，傳感器所受壓力大小大于物塊重力，處于超重狀態(tài)，加速度向上；t3～t4時(shí)間段內(nèi)，壓力小于物塊重力，處于失重狀態(tài)，加速度向下．綜上所述，選項(xiàng)B、C正確．7．某科技愛好小組用試驗(yàn)裝置來(lái)模擬火箭放射衛(wèi)星．火箭點(diǎn)燃后從地面豎直升空，t1時(shí)刻第一級(jí)火箭燃料燃盡后脫落，t2時(shí)刻其次級(jí)火箭燃料燃盡后脫落，此后不再有燃料燃燒．試驗(yàn)中測(cè)得火箭豎直方向的速度—時(shí)間圖像如圖所示，設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不計(jì)空氣阻力，燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的推力大小恒定．下列推斷正確的是(CD)A．t2時(shí)刻火箭到達(dá)最高點(diǎn)，t3時(shí)刻火箭落回地面B．火箭在0～t1時(shí)間內(nèi)的加速度大于t1～t2時(shí)間內(nèi)的加速度C．t1～t2時(shí)間內(nèi)火箭處于超重狀態(tài)，t2～t3時(shí)間內(nèi)火箭處于失重狀態(tài)D．火箭在t2～t3時(shí)間內(nèi)的加速度大小等于重力加速度解析：從圖像可知，火箭始終向上運(yùn)動(dòng)，在t2時(shí)刻火箭速度達(dá)到最大，t3時(shí)刻火箭到達(dá)最高點(diǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；0～t1時(shí)間內(nèi)的加速度小于t1～t2時(shí)間內(nèi)的加速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t1～t2時(shí)間內(nèi)火箭向上加速，處于超重狀態(tài)，t2～t3時(shí)間內(nèi)火箭向上減速，處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)C正確；在t2～t3時(shí)間內(nèi)火箭只受到重力的作用，向上減速，加速度的大小等于重力加速度，選項(xiàng)D正確．8．電梯的頂部掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，測(cè)力計(jì)下端掛了一個(gè)質(zhì)量為1kg的重物，電梯做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人視察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?2N．關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)(如圖所示)，以下說(shuō)法正確的是(g取10m/s2)(AD)A．電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2B．電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2C．電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2D．電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2解析：由題意知，重物受的合力方向向上，加速度向上，由牛頓其次定律，F(xiàn)－mg＝ma，解得a＝2m/s2，電梯可能向上加速，也可能向下減速，選項(xiàng)AD正確、BC錯(cuò)誤．三、非選擇題9．某人在地面上最多能舉起m1＝60kg的物體，在一個(gè)加速下降的電梯里最多能舉起m2＝80kg的物體，取g＝10m/s2.(1)求此電梯的加速度；(2)若電梯以(1)中加速度大小加速上升，則此人在電梯中最多能舉起多大質(zhì)量的物體？答案：(1)2.5m/s2(2)48kg解析：人舉物體時(shí)，其最大舉力是不變的，這是一個(gè)隱含條件，設(shè)最大舉力為F，則F＝m1g(1)選在電梯中被舉起的物體m2為探討對(duì)象，對(duì)其受力分析如下圖甲所示，應(yīng)用牛頓其次定律得m2g－F＝m2a，則a＝eq\f(m2g－F,m2)＝eq\f(80×10－600,80)m/s2＝2.5m/s2.(2)設(shè)電梯以加速度a＝2.5m/s2加速上升時(shí)，人在電梯中能夠舉起物體的最大質(zhì)量為m3，以m3為探討對(duì)象，受力分析如上圖乙，應(yīng)用牛頓其次定律得F－m3g＝m3a，則m3＝eq\f(F,g＋a)＝eq\f(600,10＋2.5)kg＝48kg.10．2008年9月25日2110分，搭載著神舟七號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F型運(yùn)載火箭，在酒泉衛(wèi)星放射中心勝利放射升空．為了慶祝這一宏大的時(shí)刻，某航空航天高校的高校生搭乘飛艇參與了“微重力學(xué)生飛行機(jī)會(huì)安排”，飛行員將飛艇開到6000m的高空后，讓飛艇由靜止下落，以模擬一種微重力的環(huán)境．下落過(guò)程飛艇所受空氣阻力為其重力的0.04倍，這樣，可以獲得持續(xù)25s之久的失重狀態(tài)，高校生們就可以進(jìn)行微重力影響的試驗(yàn)，緊接著飛艇又做勻減速運(yùn)動(dòng)，若飛艇離地面的高度不得低于500m.重力加速度g取10m/s2，試計(jì)算：(1)飛艇在25s內(nèi)所下落的高度；(2)在飛艇后來(lái)的減速過(guò)程中，高校生對(duì)座位的壓力是其重力的多少倍．答案：(1)3000m(2)2.152倍解析：(1)設(shè)飛艇在25s內(nèi)下落的加速度為a1，依據(jù)牛頓其次定律可得mg－F1＝ma1，解得：a1＝eq\f(mg－F1,m)＝9.6m/s2飛艇在25s內(nèi)下落的高度為h1＝eq\f(1,2)a1t2＝3000m(2)25s后飛艇將做勻減速運(yùn)動(dòng)，起先減速時(shí)飛艇的速度為v＝a1t＝240m/s，減速運(yùn)動(dòng)下落的最大高度為h2＝(6000－3000－500)m＝2500m減速運(yùn)動(dòng)飛艇的加速度大小a2至少為a2＝eq\f(v2,2h2)＝11.52m/s2設(shè)座位對(duì)高校生的支持力為FN，則FN－mg＝ma2FN＝m(g＋a2)＝2.152mg11．某大型游樂(lè)場(chǎng)內(nèi)，有一種能使人體驗(yàn)超、失重感覺(jué)的大型消遣設(shè)施，該設(shè)施用電梯將乘坐有十多人的座艙懸停在幾十米的高空處，然后讓座艙從高空自由落下(此時(shí)座艙受到的阻力微小，可忽視)，當(dāng)落至肯定位置時(shí)，良好的制動(dòng)系統(tǒng)起先工作，使座艙落至地面時(shí)剛好停止．假設(shè)座艙起先下落時(shí)的高度為80m，當(dāng)下落至距地面30m時(shí)，起先對(duì)座艙進(jìn)行制動(dòng)，并認(rèn)為座艙的制動(dòng)過(guò)程是勻減速運(yùn)動(dòng)．(1)當(dāng)座艙從起先下落了20m時(shí)，質(zhì)量是60kg的人對(duì)座艙的壓力為多大？試說(shuō)明理由．(2)當(dāng)座艙下落到距離地面10m位置時(shí)，人對(duì)座艙的壓力與人所受到的重力之比是多少？答案：(1)0完全失重(2)eq\f(8,3)解析：設(shè)座艙距地面30m時(shí)速度為v，h1＝50m，h2＝30m.(1)起先自由下落過(guò)程，人和座艙只受重力，此時(shí)a＝g，由牛頓其次定律得mg－FN1＝ma則FN1＝0(2)起先自由下落的階段，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2＝2gh1，制動(dòng)減速階段，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2＝2a′h2，解得a′＝eq\f(5,3)g，由牛頓其次定律得FN2－mg＝ma′解得FN2＝eq\f(8,3)mg，由牛頓第三定律，人對(duì)座椅的壓力FN2′＝FN2，則eq\f(FN2′,mg)＝eq\f(8,3).12．質(zhì)量為60kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，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10m/s2)(1)升降機(jī)勻速上升；(2)升降機(jī)以3m/s2的加速度加速上升；(3)升降機(jī)以4m/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．答案：(1)600N(2)780N(3)360N(4)0解析：人站在升降機(jī)的體重計(jì)上，受力狀況如圖所示．(1)當(dāng)升降機(jī)勻速上升時(shí)，人處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：FN1＝mg＝60×10N＝600N.由牛頓第三定律知，人對(duì)體重計(jì)的壓力等于體重計(jì)對(duì)人的支持力，即體重計(jì)的示數(shù)為600N.(2)當(dāng)升降機(jī)以3m/s2的加速度上升時(shí)，由牛頓其次定律得：F