4.6 超重和失重  同步課時訓練學校：___________姓名：___________班級：___________考號：___________
一、單選題(共32分)1、(4分)利用傳感器和計算機可以測量快速變化的力的瞬時值，圖乙所示是用這種方法獲得的圖甲中彈性細繩的拉力F隨時間t變化的圖線。實驗時把小球舉到懸點O處，然后放手讓小球自由落下（同時開始計時），由圖線所提供的信息可以判斷(   )A.繩子的最大長度為B.時間內(nèi)小球處于失重狀態(tài)C.時刻小球處于超重狀態(tài)D.時刻小球處于完全失重狀態(tài)，小球不受任何力的作用2、(4分)如圖所示，一乒乓球用細繩系于盛有水的容器底部，某時刻細繩斷開，在乒乓球上升到水面的過程中，臺秤示數(shù)(   )A.變大 B.不變 C.變小 D.先變大后變小3、(4分)質(zhì)量為60 kg的人站在升降機中的體重計上，當升降機做下列各種運動時，體重計的讀數(shù)用M表示，g取，則(   )A.升降機以的加速度加速上升時，人處于失重狀態(tài)B.升降機以的加速度減速上升時，M為54 kgC.升降機以的加速度加速下降時，人處于超重狀態(tài)D.升降機以的加速度減速下降時，M為51 kg4、(4分)2021年10月16日0時23分，搭載神舟十三號載人飛船的長征二號F遙十三運載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空，并在軌運行6個月。12月9日下午3點40分，三位航天員進行了中國空間站首次太空授課，并展示了在完全失重的環(huán)境下出現(xiàn)的奇妙現(xiàn)象：水滴在表面張力作用下收縮成一個完美水球；浸在水中的乒乓球因浮力消失而不會浮出水面等。下列說法正確的是(   )A.航天員在空間站中失去重力，站在體重計上無法稱量體重B.航天員在太空跑步機上鍛煉時對跑步機有壓力作用，不需要佩戴束縛裝置C.在空間站將裝滿水的杯子轉(zhuǎn)動至杯口朝下，水會自動流出D.運載火箭加速上升時，航天員處于超重狀態(tài)5、(4分)在學習了超重失重之后，老師讓小張同學站在測力板上，做下蹲和起立的動作，通過力傳感器采集的圖像如圖所示，下列說法正確的是(   )
 A.段為起立過程，段為下蹲過程
B.段為下蹲過程，段為起立過程
C.起立過程的最大加速度約為，此時處于超重狀態(tài)
D.下蹲過程的最大加速度約為，此時處于失重狀態(tài)6、(4分)跳水運動員從10 m跳臺騰空躍起，先向上運動一段距離達到最高點后，再自由下落進入水池，不計空氣阻力，關(guān)于運動員在空中上升過程和下落過程以下說法正確的有(   )A.上升過程處于超重狀態(tài)，下落過程處于失重狀態(tài)B.上升過程處于失重狀態(tài)，下落過程處于超重狀態(tài)C.上升過程和下落過程均處于超重狀態(tài)D.上升過程和下落過程均處于完全失重狀態(tài)7、(4分)中國運動員谷愛凌在北京冬奧會中獲得“自由式滑雪女子U型場地技巧”金牌。圖示為U型場地技巧比賽示意圖，不計空氣阻力且把其視為質(zhì)點，則谷愛凌在空中運動過程(   )
 A.可能處于超重狀態(tài)  B.速度、加速度均可能為零C.速度改變量的方向總是豎直向下 D.只要有速度，重力的功率就不可能為零8、(4分)如圖所示，在豎直平面內(nèi)懸掛一小球，懸線與豎直方向的夾角為，現(xiàn)在由靜止釋放小球，小球由右邊運動到左邊最高點的過程中，下列說法正確的是(   )
 A.重力的功率先增大后減小 B.繩子的拉力先增大再減小C.速率變化先變快后變慢 D.小球始終處于超重狀態(tài)二、多選題(共24分)9、(6分)重為500 N的人站在力傳感器上完成下蹲動作。計算機采集的圖線直觀地描繪了人在下蹲過程中人對傳感器的壓力隨時間變化的情況。關(guān)于人在下蹲過程中超重和失重的情況，通過觀察圖像，下列說法正確的是(   )A.人在A狀態(tài)時處于平衡狀態(tài) B.人在A狀態(tài)時處于失重狀態(tài)C.人在B狀態(tài)時處于失重狀態(tài) D.人在C狀態(tài)時處于超重狀態(tài)10、(6分)一質(zhì)量為的學生站在沿豎直方向運動的電梯內(nèi)的體重計上。電梯從時刻由靜止開始上升，在0到6 s內(nèi)體重計示數(shù)F的變化如圖所示，g取，可知(   )A.0~2 s內(nèi)電梯勻加速上升，加速度大小為B.2~5 s內(nèi)電梯一定處于靜止狀態(tài)C.5~6 s內(nèi)學生處于失重狀態(tài)，其加速度大小為D.0~2 s內(nèi)學生處于超重狀態(tài)，其加速度為11、(6分)若在某次燃放禮花活動中，一枚禮花彈由地面豎直向上發(fā)射，它的速度—時間圖像如圖所示，下列說法中正確的是(   )A.時刻，禮花彈距地面最遠 B.時間內(nèi)，禮花彈在向下降落C.時間內(nèi)，禮花彈處于超重狀態(tài) D.時間內(nèi)，禮花彈處于超重狀態(tài)12、(6分)2020年6月23日9時43分，北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功。在太空中，物體處于失重狀態(tài)。關(guān)于失重狀態(tài)，下列說法正確的是(   )A.航天員仍受重力的作用 B.航天員受力平衡C.航天員所受重力等于所需的向心力 D.航天員不受重力的作用三、計算題(共28分)13、(14分)摩天大樓中一部直通高層的客運電梯，行程超過百米.電梯的簡化模型如圖甲所示.考慮安全、舒適、省時等因素，電梯的加速度a是隨時間t變化的.已知電梯在時由靜止開始上升，圖像如圖乙所示，取向上為正方向.電梯總質(zhì)量.忽略一切阻力，重力加速度g取.
 （1）求電梯在上升過程中受到的最大拉力和最小拉力;（2）類比是一種常用的研究方法.對于直線運動，教科書中講解了由圖像求位移的方法.請你借鑒此方法，對比加速度和速度的定義，根據(jù)圖乙所示圖像，回答下列問題：
①求電梯在第1 s內(nèi)的速度改變量的大小和第2 s末的速率;
②寫出電梯在第1 s內(nèi)的加速度與時間的關(guān)系式、速度與時間的關(guān)系式.14、(14分)一名質(zhì)量為60 kg的工人，站在豎直向上運動著的升降機底板上．他看到升降機上掛著一個重物的彈簧測力計的示數(shù)為40 N，已知該重物的質(zhì)量為5 kg. 彈簧測力計的質(zhì)量忽略不計.(g取)(1)先根據(jù)受力情況判斷重物的加速度的方向，并指出重物是處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)．，再求出重物的加速度的大?。?/span>(2)這時該工人對升降機底板的壓力是多大？(3)如果懸掛測力計的懸線突然從A點斷開，則此時重物的加速度有何變化？四、實驗題(共16分)15、(16分)某同學仔細觀察發(fā)現(xiàn)生活中橋梁形狀多是凸形的,凹形橋很少,于是設計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時對橋的壓力試驗。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器。該同學先用托盤秤測出凹形橋模擬器和玩具小車的質(zhì)量分別為和。然后將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè),此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示(重力加速度大小取)。序號12345m/kg1.801.751.851.751.90(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力_________N;從測量結(jié)果可看出小車經(jīng)過凹形橋最低點時處于_________(填“超重”或“失重”)狀態(tài)。(2)如果凹形橋模擬器圓弧部分的半徑,則小車通過最低點時的速度大小_________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
參考答案1、答案：C解析：A.由題圖乙可知，小球從懸點釋放自由下落到繩子拉到自然長度經(jīng)歷的時間是，即繩子的自然長度為,之后小球受到繩子的彈力作用，受重力與彈力的合力方向向下，做加速度減小的變加速運動，當繩子的彈力等于小球重力時，速度達到最大，以后小球做加速度向上的減速運動，直到速度等于零，繩子達到最大長度，彈力最大，此時刻是，因此可知繩子的最大長度小于，A錯誤；BC.時間內(nèi)，小球受的彈力一直增大，彈力先小于小球的重力，加速度方向向下，速度繼續(xù)增大，彈力等于小球重力時，速度最大，加速度等于零，以后彈力大于重力，加速度方向向上，向下做減速運動，速度等于零時，彈力最大，因此小球的加速度方向先向下后向上，先失重后超重，在時刻小球處于超重狀態(tài)，B錯誤，C正確；D.由題圖可知，時刻小球受繩子的彈力是零，小球只受重力作用，處于完全失重狀態(tài)，D錯誤。故選C。2、答案：C解析：在乒乓球加速上升的過程中，同體積的水球加速下降，水球比乒乓球的質(zhì)量大，水和乒乓球系統(tǒng)的重心加速下降，處于失重狀態(tài)，臺秤示數(shù)變小，選項C正確。3、答案：B解析：加速上升時，加速度向上，人處于超重狀態(tài)，選項A錯誤；升降機以的加速度減速上升時，加速度方向向下，人處于失重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律有，解得，體重計的讀數(shù)，選項B正確；加速下降時，加速度方向向下，人處于失重狀態(tài)，選項C錯誤；升降機以的加速度減速下降時，加速度方向向上，人處于超重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律有，解得，體重計的讀數(shù)為，選項D錯誤。4、答案：D解析：航天員在空間站中處于完全失重狀態(tài)，站在體重計上無法稱量體重，但航天員的重力并不是消失了，選項A錯誤；航天員由于完全失重的原因，在太空跑步機上鍛煉時對跑步機沒有壓力作用，需要佩戴束縛裝置，選項B錯誤；在空間站將裝滿水的杯子轉(zhuǎn)動至杯口朝下，水由于完全失重不會自動流出，選項C錯誤；運載火箭加速上升時，航天員具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，選項D正確。5、答案：D解析：AB.段先超重后失重為起立過程，段先失重后超重為下蹲過程，AB錯誤；
C.根據(jù)牛頓第二定律

C錯誤；
D.根據(jù)牛頓第二定律

此時壓力為200N，小于重力600N，處于失重狀態(tài)，D正確。
故選D。6、答案：D解析：跳水運動員在空中時無論上升還是下落，加速度方向均向下，由于不計空氣阻力，故均為完全失重狀態(tài)， D正確．7、答案：C解析：A選項，在空中運動過程，僅受重力作用，由,得,豎直向下所以處于失重狀態(tài)，故A錯誤
B選項，由于，故B錯誤
C選項，速度改變量，方向豎直向下，故C正確
D選項，重力的功率，當重力的方向與速度方向垂直時，，故D錯誤
綜上所述，選擇C8、答案：B解析：重力的功率先增大后減小，再增大，再減小，A錯誤；繩子的拉力先增大后減小，B正確；速率變化快慢由切線方向的加速度決定，本題中切線方向的加速度先減小后增大，故速率變化先變慢后變快，C錯誤；小球處于失重或超重狀態(tài)是由小球的加速度在豎直方向的分量決定的，分量向上，則小球處于超重狀態(tài)，分量向下，則小球處于失重狀態(tài)，一開始小球的加速度在豎直方向的分量向下，后來向上，再后來又向下，故小球先失重后超重再失重，D錯誤。9、答案：BD解析：人在A狀態(tài)時對傳感器的壓力小于重力，處于失重狀態(tài)，選項A錯誤，選項B正確；人在B狀態(tài)時對傳感器的壓力大于重力，處于超重狀態(tài)，選項C錯誤；人在C狀態(tài)時對傳感器的壓力大于重力，處于超重狀態(tài)，選項D正確。10、答案：CD解析：由題圖可知，0~2 s內(nèi)，學生對體重計的壓力大于學生的重力，學生處于超重狀態(tài)，電梯加速上升，由牛頓第二定律得，解得，選項D正確，選項A錯誤；由題圖可知，2~5 s內(nèi)電梯處于勻速運動狀態(tài)，選項B錯誤；由題圖可知，5~6 s內(nèi)，學生處于失重狀態(tài)，學生對體重計的壓力小于學生的重力，由牛頓第二定律得，解得，可知電梯減速上升，選項C正確。11、答案：AC解析：圖像中圖線與橫軸所圍面積表示位移，所以時刻，禮花彈位移最大，距地面最遠，選項A正確；時間內(nèi)，禮花彈速度方向沿正方向，處于上升階段，選項B錯誤；圖像中圖線的斜率的正負表示加速度的方向，時間內(nèi)，禮花彈加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)；時間內(nèi)，禮花彈加速度方向豎直向下，處于失重狀態(tài)，選項C正確，選項D錯誤。12、答案：AC解析：失重是指物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，在太空中，物體的重力并沒有消失，太空中的航天員仍受重力的作用，且所受重力等于其做勻速圓周運動所需的向心力，故A、C正確，D錯誤；航天員隨飛船做勻速圓周運動，處于非平衡狀態(tài)，故B錯誤。13、答案：（1）（2）①0.50 m/;s1.5 m/s
②見解析解析：（1）由牛頓第二定律有，
由圖像可知，和對應的加速度分別是、，
，
.
（2）①類比可得，所求速度變化量等于第1 s內(nèi)圖線與橫軸圍成的面積，即，同理第2 s內(nèi)速度變化量，第2 s末的速率.
②由圖像可知，第1 s內(nèi)的加速度與時間的關(guān)系式、速度與時間的關(guān)系式分別為.14、答案：(1)向下；失重狀態(tài)；(2)480 N(3)重物的加速度立即變?yōu)?/span>，方向豎直向下解析：(1)以重物為研究對象，重物受向下的重力，向上的拉力F，由于重物的重力大于彈簧的拉力F，因此重物所受合力方向向下，即重物的加速度方向應向下，重物處于失重狀態(tài)．由牛頓第二定律有：所以(2)以人為研究對象，人受到重力，底板的支持力，由牛頓第二定律有，得，由牛頓第三定律知，人對升降機底板的壓力大小為480 N.(3)懸線突然斷開，則此時重物的加速度立即變?yōu)橹亓铀俣龋创笮∈?/span>，方向豎直向下．15、答案：(1)7.94;超重  (2)1.4解析：(1)每次記錄的托盤秤示數(shù)并不相同,為減小誤差,取平均值,模擬器的重力為,故小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力;小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力大于重力,處于超重狀態(tài)。(2)根據(jù)牛頓運動定律有,解得。
 

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