2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運動和力的關(guān)系6超重和失重訓(xùn)練含解析新人教版必修第一冊

PAGE7-超重和失重合格考訓(xùn)練(25分鐘·滿分60分))一、選擇題(本題共8小題，每題6分，共48分)1．如圖所示是我國首次立式風(fēng)洞跳傘試驗，風(fēng)洞噴出豎直向上的氣流將試驗者加速向上“托起”。此過程中(C)A．人被向上“托起”時處于失重狀態(tài)B．人受到的重力大小等于氣流對人的作用力大小C．人對氣流的作用力大小等于氣流對人的作用力大小D．人受到的重力和人受到氣流的力是一對作用力與反作用力解析：人被向上“托起”時處于“超重”狀態(tài)，A錯；氣流對人的作用力大于重力，B、D錯；人與氣流的相互作用力大小相等，C對。2．如圖所示，質(zhì)量均為m的甲、乙兩同學(xué)，分別靜止于水平地面的臺秤P、Q上，他們用手分別豎直牽拉一只彈簧秤的兩端，穩(wěn)定后彈簧秤的示數(shù)為F，若彈簧秤的質(zhì)量不計，下列說法正確的是(D)A．甲同學(xué)處于超重狀態(tài)，乙同學(xué)處于失重狀態(tài)B．臺秤P的讀數(shù)等于mg－FC．臺秤Q的讀數(shù)為mg－2D．兩臺秤的讀數(shù)之和為2mg解析：甲、乙同學(xué)處于平衡狀態(tài)，D選項正確。3．某同學(xué)乘坐電梯時，突然感到背上的背包變輕了，這一現(xiàn)象表明(B)A．電梯肯定在上升B．該同學(xué)處于失重狀態(tài)C．電梯的加速度方向向上D．該同學(xué)對電梯地板的壓力大于地板對該同學(xué)的支持力解析：突然感到背上的背包變輕了，所以人和物體處于失重狀態(tài)，則電梯的加速度的方向向下，電梯可能向下加速運動，也可能向上減速運動，故B正確，C錯誤；該同學(xué)對電梯地板的壓力和地板對該同學(xué)的支持力是作用力與反作用力，總是大小相等，方向相反，故D錯誤。4．(2024·北京市東城區(qū)高一上學(xué)期期末)如圖所示，小孩在蹦床上沿豎直方向蹦跳，對其從最低點到離開床面的過程，下列說法正確的是(C)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．小孩會經(jīng)驗先超重后失重的過程D．小孩剛離開蹦床時的速度最大解析：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，向上減速，小孩處于失重狀態(tài)。小孩經(jīng)驗先超重后失重的過程，故A、B錯誤，C正確；當(dāng)小孩所受彈力等于重力時，加速度為零，速度最大，故D錯誤，故選C。5．(多選)一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時間t變更的圖線如圖所示，以豎直向上為a的正方向，則人對地板的壓力(AD)A．t＝2s時最大 B．t＝2s時最小C．t＝8.5s時最大 D．t＝8.5s時最小解析：當(dāng)電梯有向上的加速度時，人處于超重狀態(tài)，人對地板的壓力大于重力，向上的加速度越大，壓力越大，因此t＝2s時，壓力最大，A項正確；當(dāng)有向下的加速度時，人處于失重狀態(tài)，人對地板的壓力小于人的重力，向下的加速度越大，壓力越小，因此t＝8.5s時壓力最小，D項正確。6．(多選)某人在地面上用彈簧秤稱得體重為490N。他將彈簧秤移至電梯內(nèi)稱其體重，t0至t3時間段內(nèi)，彈簧秤的示數(shù)如圖所示，電梯運行的v－t圖可能是(取電梯向上運動的方向為正)(AD)解析：由圖可知，t0至t1時間段彈簧秤的示數(shù)小于G，故物體可能向下加速，也可能向上減速；t1至t2時間段彈力等于重力，故合力為零，物體可能勻速也可能靜止；而t2至t3時間段內(nèi)合力向上，故物體加速度向上，電梯可能向上加速也可能向下減速，A、D均符合題意，故選A、D。7．(多選)幾位同學(xué)為了探究電梯啟動和制動時的加速度大小，他們將體重計放在電梯中。一位同學(xué)站在體重計上，然后乘坐電梯從1層干脆到10層，之后又從10層干脆回到1層，并用照相機進行了記錄，如圖所示，圖1為電梯啟動前，圖2至圖5中箭頭方向表示電梯運動方向，下列說法中正確的是(AD)A．圖2表示電梯向上加速B．圖3表示電梯向上加速C．圖4表示電梯向下減速D．依據(jù)圖1和圖5可估測出圖5中電梯的加速度解析：圖2示數(shù)大于靜止時體重計的示數(shù)，所以電梯是向上加速，故A正確；圖3示數(shù)小于靜止時體重計的示數(shù)，依據(jù)牛頓其次定律得這位同學(xué)加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，電梯向上減速，故B錯誤；圖4示數(shù)小于靜止時體重計的示數(shù)，所以電梯在向下加速運動，故C錯誤；依據(jù)圖1示數(shù)可以求出該同學(xué)的質(zhì)量，依據(jù)圖5示數(shù)運用牛頓其次定律可以求出圖5中電梯的加速度，故D正確。8．(多選)廣州塔，昵稱小蠻腰，總高度達600米，游客乘坐觀光電梯大約一分鐘就可以到達觀光平臺。若電梯簡化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t＝0時由靜止起先上升，a－t圖像如圖所示。則下列相關(guān)說法正確的是(AD)A．t＝4.5s時，電梯處于超重狀態(tài)B．5～55s時間內(nèi)，繩索拉力最小C．t＝59.5s時，電梯處于超重狀態(tài)D．t＝60s時，電梯速度恰好為零解析：利用a－t圖像可推斷：t＝4.5s時，電梯有向上的加速度，電梯處于超重狀態(tài)，則選項A正確；0～5s時間內(nèi)，電梯處于超重狀態(tài)，拉力大于重力，5～55s時間內(nèi)，a＝0，電梯處于勻速上升過程，拉力等于重力，55～60s時間內(nèi)，電梯處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，綜上所述，選項B、C錯誤；因a－t圖線與t軸所圍的“面積”代表速度變更量，而圖中橫軸上方的“面積”與橫軸下方的“面積”相等，則電梯的速度在t＝60s時為零，選項D正確。二、非選擇題9．(12分)如圖甲所示，有三個用特別材料制成的除了顏色不同之外，其他均相同的藍、綠、橘色圓柱體，將它們放置在透亮盒子里，如圖乙所示，此時圓柱體之間、圓柱體與盒子側(cè)壁和上部均剛好接觸且均無擠壓。假設(shè)不管圓柱體如何放置，其豎直方向承力實力都較差，水平方向承力實力都較強(透亮盒子的抗擠壓實力遠遠大于圓柱體，圓柱體所受盒子的擠壓力只要達到其最大承受力就立即碎掉，該最大承受力大于三圓柱體總重力，不計一切摩擦)。若僅讓橘色的圓柱體碎掉，而其他圓柱體安穩(wěn)無恙該如何做？答案：參考方案見解析(只要方案中應(yīng)用到超、失重現(xiàn)象且合理均正確)解析：若僅讓橘色圓柱體碎掉，而其他圓柱體安穩(wěn)無恙，只需滿意橘色圓柱體與盒子接觸面產(chǎn)生較大的擠壓力即可。參考方案：將圖乙中的盒子沿垂直紙面對外的方向翻轉(zhuǎn)90°，翻轉(zhuǎn)后的側(cè)視圖如圖所示，然后將其放入加速上升或減速下降的升降機中，由于超重的緣由，橘色圓柱體與盒子接觸處產(chǎn)生較大的擠壓力導(dǎo)致橘色圓柱體破裂，而其他兩個圓柱體與盒子上部無擠壓，只是與側(cè)壁有擠壓，而圓柱體水平方向承力實力又較大，藍、綠兩圓柱體不會破裂。等級考訓(xùn)練(15分鐘·滿分40分))一、選擇題(本題共3小題，每題8分，共24分)1．(多選)(2024·福建省福州五校高一上學(xué)期測試)2024年國際體聯(lián)蹦床世界杯阿塞拜疆巴庫站競賽，中國選手劉靈玲通過驚慌激烈的決賽，將女子個人金牌收入囊中。假設(shè)競賽時運動員僅在豎直方向運動，通過傳感器將彈簧床面與運動員間的彈力隨時間的變更規(guī)律在計算機上繪制出如圖所示的曲線，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取10m/s2，依據(jù)圖像給出的信息可知，運動員的質(zhì)量和運動員離開彈簧床上升的最大高度分別為(BD)A．60kg B．50kgC．1.6m D．3.2m解析：題圖中曲線描繪的是運動員與彈簧床面間彈力的變更規(guī)律，由題圖在0～3.6s內(nèi)彈力不變可知運動員處于靜止狀態(tài)，所以重力為500N即質(zhì)量為50kg；運動員彈跳過程中離開床面時，與彈簧床面間沒有彈力作用，而且離開床面后運動員做豎直上拋運動，由題中圖線可知上拋到最高點的時間為(11－9.4)s/2＝0.8s，所以上升的最大高度h＝eq\f(1,2)gt2＝3.2m。綜上所述，選項B、D正確。2．(多選)圖甲是某人站在力傳感器上做下蹲——起跳動作的示意圖，中間的“·”表示人的重心。圖乙是依據(jù)傳感器畫出的F－t圖線。兩圖中a～g各點一一對應(yīng)，其中有幾個點在圖甲中沒有畫出。取重力加速度g＝10m/s2。則下列說法中正確的是(ABD)A．此人的質(zhì)量約為70kgB．此人重心在b點時處于失重狀態(tài)C．此人重心在d點時的加速度方向向下D．在a、b、d三點中，此人重心在d點時加速度最大解析：題圖中a表示人處于靜止狀態(tài)，此時力傳感器示數(shù)約為700N，則此人質(zhì)量約為70kg，選項A正確；b點對應(yīng)的力小于人的重力，故人處于失重狀態(tài)，選項B正確；d點人處于超重狀態(tài)，加速度方向向上，選項C錯誤；a點對應(yīng)的加速度為0，b點對應(yīng)的加速度大小為eq\f(700－200,70)m/s2≈7.1m/s2，d點對應(yīng)加速度大小為eq\f(2000－700,70)m/s2≈18.6m/s2，選項D正確。3．(多選)北京快樂谷游樂場天地雙雄是雙塔太空梭。它是能體驗劇烈失重、超重感覺的消遣設(shè)施，先把乘有十多人的座艙，送到76m高的地方，讓座艙自由落下，當(dāng)落到離地面28m時制動系統(tǒng)起先啟動，座艙勻減速運動到地面時剛好停止。若某游客手中托著質(zhì)量為1kg的飲料瓶進行這個嬉戲，g取9.8m/s2，則(BD)A．當(dāng)座艙落到離地面高度為40m的位置時，飲料瓶對手的作用力大于9.8NB．當(dāng)座艙落到離地面高度為40m的位置時，飲料瓶對手的作用力為零C．當(dāng)座艙落到離地面高度為15m的位置時，飲料瓶對手的作用力小于9.8ND．當(dāng)座艙落到離地面高度為15m的位置時，手要用26.6N的力才能托住飲料瓶解析：當(dāng)座艙落到離地面高度為40m的位置時，處于完全失重狀態(tài)，故飲料瓶對手的壓力為零，選項B正確、A錯誤；座艙自由落體過程，有v2＝2g(H－h(huán))，座艙勻減速運動到地面過程，依據(jù)速度位移公式，有v2＝2ah，由以上兩式解得：a＝16.8m/s2，當(dāng)座艙落到離地面高度為15m的位置時，飲料瓶處于超重狀態(tài)，有：F－mg＝ma，解得F＝26.6N，即當(dāng)座艙落到離地面高度為15m二、非選擇題4．(16分)(2024·四川成都三中高一上學(xué)期檢測)在細線拉力F作用下，質(zhì)量m＝1.0kg的物體由靜止起先豎直向上運動，其運動的v－t圖像如圖所示，取重力加速度g＝10m/s2，求：(1)在這4s內(nèi)細線對物體拉力F的最大值；(2)在F－t圖像中畫出拉力