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- 2021-06-01 发布
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超重和失重(提高篇)
一、选择题:
1、一个物体放在加速上升的电梯地板上,物体的重力大小为,地板对物体的支持大小为,则和的关系为( )
A. B. C. D.无法确定
2、有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重,其环形座舱套在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由下落,落到一定位置时,制动系统启动,座舱做减速运动,到地面时刚好停下,下列说法正确的是( )
A.座舱自由下落的过程中人处于超重状态
B.座舱自由下落的过程中人处于失重状态
C.座舱减速下落的过程中人处于超重状态
D.座舱下落的整个过程中人处于失重状态
3、如图所示,弹簧秤外壳质量为m,弹簧及挂钩的质量忽略不计,挂钩上吊一重物.现用一竖直向上的外力拉弹簧秤,当弹簧秤向上做匀速直线运动时,示数为F1;若让弹簧秤以加速度a向上做加速直线运动,则弹簧秤的示数为(重力加速度为g)( )
A.mg B.F1 +mg C.F1 +ma D.(1+)F1
4、把木箱放在电梯的水平地板上,则下列运动中地板受到的压力最小的是( )
A.电梯以a =5m/s2的加速度匀减速上升 B.电梯以a =2m/s2的加速度匀加速上升
C.电梯以a =2.5m/s2的加速度匀加速下降 D.电梯以υ =10m/s的速度匀速上升
5、为了研究超重与失重现象,某同学把一体重计放在电梯的地板上,将一物体放在体重计上随电梯运动并观察体重计示数的变化情况.下表记录了几个特定时刻体重计的示数,表内时间不表示先后顺序)
时间
t0
t1
t2
t3
体重计示数(kg)
45.0
50.0
40.0
45.0
若已知t0时刻电梯静止,则( )
A.t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反
B.t1和t2时刻物体的质量并没有发生变化,但所受重力发生了变化
C.t1和t2时刻电梯运动的加速度大小相等,运动方向一定相反
D.t3时刻电梯一定静止
6.苹果园中学某实验小组的同学在电梯的天花板上固定一根弹簧秤,使其测量挂钩(跟弹簧相连的挂钩)向下,并在钩上悬挂一个重为10N的钩码.弹簧秤的弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出,如图所示的F-t图象.根据F-t图象,下列分析正确的是( )
5
F/N
t/s
t1
0
t2
t3
t4
10
A.从时刻t1到t2,钩码处于超重状态
B.从时刻t3到t4,钩码处于失重状态
C.电梯可能开始停在15楼,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在1楼
D.电梯可能开始停在1楼,先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在15楼
7、为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯.无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转.一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图甲所示.那么下列说法中正确的是( )
A.顾客始终受到三个力的作用
B.顾客始终处于超重状态
C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下
D.顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方,再竖直向下
8、原来做匀速运动的升降机内,有一被伸长弹簧拉住的,具有一定质量的物体A静止在地板上,如图,现发现A突然被弹簧拉向右方,由此可知此时升降机的运动可能是( )
A.加速上升 B.减速上升 C.加速下降 D.减速下降
9、如图所示,一个人站在医用体重计上测体重,当她站在体重计的测盘上不动时测得体重为G,
(1)当此人在体重计上突然下蹲时,则体重计的读数( )
(2)若此人在体重计上下蹲后又突然站起,则体重计的读数( )
A.先大于G,后小于G,最后等于G B.先小于G,后大于G,最后等于G C.大于G D.小于G
10、跳高运动员从地面上起跳的瞬间,下列说法中正确的有( )
A.地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
B.地面对运动员的支持力等于运动员对地面的压力
C.运动员对地面的压力大于运动员受到的重力
D.运动员对地面的压力等于运动员受到的重力
5
11、某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为490N.他将弹簧测力计移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内,弹簧测力计的示数如图所示,电梯运行的v-t图象可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )
12、蹦床是一项体育运动,运动员利用弹性较大的水平钢丝网,上下弹跳,下列关于运动员上下运动过程的分析正确的是( )
A.运动员在空中上升和下落过程都处于失重状态
B.运动员在空中上升过程处于超重状态,下落过程处于失重状态
C.运动员与蹦床刚接触的瞬间,是其下落过程中速度最大的时刻
D.从与蹦床接触到向下运动至最低点的过程中,运动员做先加速后减速的变速运动
13、在静止的升降机中有一天平,将天平左边放物体,右边放砝码,并调至平衡.如果:
①升降机匀加速上升,则天平右倾 ②升降机匀减速上升,则天平仍保持平衡
③升降机匀加速下降,则天平左倾 ④升降机匀减速下降,则天平仍保持平衡
那么以上说法正确的是( )
A.①② B.③④ C.②④ D.①③
14、质量为m的消防队员从一平台上竖直跳下,下落3m后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.5m,假设在着地过程中地面对他双脚的平均作用力大小恒定,则消防队员( )
A.着地过程中处于失重状态
B.着地过程中地面对他双脚的平均作用力等于6mg
C.在空中运动的加速度大于触地后重心下降过程中的加速度
D.在空中运动的平均速度等于触地后重心下降过程中的平均速度
15、几位同学为了探究电梯起动和制动时的加速度大小,他们将体重计放在电梯中.一位同学站在体重计上,然后乘坐电梯从1层直接到10层,之后又从10层直接回到1层.并用照相机进行了相关记录,如图所示.他们根据记录,进行了以下推断分析,其中正确的是( )
50
40
50
50
40
50
40
50
40
图1
图2
图3
图4
图5
9
10
2
1
1
A.根据图2和图3可估测出电梯向上起动时的加速度
B.根据图1和图2可估测出电梯向上制动时的加速度
C.根据图1和图5可估测出电梯向下制动时的加速度
D.根据图4和图5可估测出电梯向下起动时的加速度
二、计算题:
5
1.“蹦极跳”是一种获得强烈超、失重感觉的非常刺激的惊险娱乐运动项目:人处在离沟底水面上方二十多层楼的高处(或悬崖上),用橡皮绳拴住身体,让人自由落下,落到一定位置时弹性绳拉紧,设人体立即做匀减速运动,到接近水面时刚好减速到零,然后再反弹.已知某“勇敢者”头戴重量为50 N的安全帽,开始下落时的高度为76 m,设系统是人落到离水面28 m时弹性绳才绷紧,则当他落到离水面高50 m左右位置时,戴着安全帽的头顶感觉如何?当他落到离水面15 m左右的位置时,头向下脚向上,则其颈部要用多大的力才能拉住安全帽?(g取10m/s2)
【答案与解析】
一、选择题:
1、A
解析:对人受力分析,人受重力和电梯的支持力,加速度向上,根据牛顿第二定律:,解得:,故BCD错,A正确。
2、BC
解析:在自由下落过程中人只受重力作用,做自由落体运动,处于失重状态,故A错误,B正确;在减速运动的过程中,人受重力和座位对人向上的支持力,做减速运动,所以加速度向上,人处于超重状态,故C正确,D错误。
1. D
解析:重物静止时,F1=mg,重物以加速度a向上做加速直线运动,根据牛顿第二定律可得,F-mg=ma,F=(1+)F1
2. A
解析:地板受到的压力最小时,对木箱的支持力最小,必须处于失重状态且有较大的加速度。
3. A
解析:t0时刻电梯静止,视重等于实重。比较可知,t1时刻超重,t2时刻失重,t3时刻平衡,但不一定静止。
4. C
解析:钩码重10N,比较图像可知,0到t1时刻,处于静止;t1到t2时刻,处于失重;t2到t3时刻,平衡;t3到t4时刻,处于超重;C项正确。
5. C
解析:顾客只有在加速过程中受三个力的作用;匀速过程中受两个力,支撑面对人的作用力等于重力,故A错误,B错误.在加速过程中人受到的重力扣扶梯对人的作用力F的合力产生向右上方的加速度,如图乙所示.根据牛顿第三定律,人对扶梯的作用力F’向左下方,匀速运动时人受平衡力,沿竖直方向,故C正确,D错误.
8.BC
解析:A突然被弹簧拉向右方,说明物体所受的摩擦力变小,支持力变小,物体处于失重状态,可能减速上升,可能加速下降。
9.人在体重计上突然下蹲时,先失重后超重,体重计的读数先小于G,后大于G,最后等于G,答案为B;人在体重计上下蹲后又突然站起,先超重后失重,体重计的读数先大于G,后小于G,最后等于G,答案为A。
10.BC
解析:地面对运动员的支持力与运动员对地面的压力是作用力与反作用力,大小相等,故B正确;从地面上起跳的瞬间,有向上的加速度,运动员对地面的压力大于运动员受到的重力,故C正确。
11.AD
解析:t0~t1内,弹簧测力计的示数小于人的体重,电梯处于失重状态,应向上减速或向下加速,选项B、C错误;t1~t2内,弹簧测力计的示数等于人的体重,电梯应静止或向上匀速或向下匀速;t2~t3内,弹簧测力计的示数大于人的体重,电梯处于超重状态,应向上加速或向下减速.
12.A
解析:运动员在空中不论上升和下落过程,都受重力和阻力作用,都处于失重状态,A正确,B错误;在下落过程中,当重力与阻力等大时,速度最大,不一定是运动员与蹦床刚接触的瞬间,C错误,从与蹦床接触到向下运动至最低点的过程中也可能一直减速,D错误。
13.C
解析:天平左右盘对物体和砝码的支持力总是同时增大或减小,所以天平总是保持平衡。
5
14、D
解析:A、着地过程人做减速运动,加速度向上,处于超重状态,故A错误;
B、设消防队员的重力为G,地面对他双脚的平均作用力大小为F.根据动能定理,对全过程进行研究得:得到,即在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为自身所受重力的6倍,故B错误.
C、由公式v2=2as可知在空中运动的加速度小于触地后重心下降过程中的加速度,C错误;
D、因两过程初末速度和相等,故平均速度大小相等;故D正确;
故选:D
15.C
解析:图1是静止状态;图2加速上升,支持力大于重力;图3减速上升,支持力小于重力;图4加速下降,支持力小于重力;图5减速下降,支持力大于重力。故C正确。
二、计算题:
1. 135.7N
解析:因为人落到离水面28 m处时弹性绳才绷紧,所以当他离水面50 m高度处时,他和他的安全帽都处于完全失重状态,头部和安全帽之间无压力作用,他感觉不到安全帽有压力.
人下落到离水面28 m时的速度为,
所以.
人在减速段的加速度
.
人到离水面15 m左右的位置时,对安全帽由牛顿第二定律知
.
故.
5
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