1、1课时训练 22 超重和失重基础夯实1.关于超重和失重,下列说法正确的是( )A.超重就是物体受的重力增加了B.失重就是物体受的重力减小了C.完全失重就是物体一点重力都不受了D.不论超重或失重,物体所受重力是不变的答案 D解析 在发生超重或失重现象时,物体的重力依然存在,且不发生变化,只是对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化 .故选项 D 正确 .2.一个小杯子的侧壁有一小孔,杯内盛水后,水会从小孔射出 .现使杯自由下落,则杯中的水( )A.会比静止时射得更远些B.会比静止时射得更近些C.与静止时射得一样远D.不会射出答案 D解析 此时完全失重没有压力 .3.一质量为 m 的人站在电梯中,
2、电梯加速上升,加速度大小为 ,g 为重力加速度,人对电梯底g3部的压力为 ( )A. B.2mg C.mg D.mg3 4mg3答案 D解析 设人受到的支持力为 FN,对人进行受力分析得 FN-mg= mg,所以 FN= mg,由作用力与反作13 43用力的关系知,人对电梯底部的压力大小为 .4mg34.(多选)一种巨型娱乐器械可以让人体验超重和失重的感觉 .一个可乘十多个人的环形座舱套在竖直柱子上,由升降装置送上几十米的高处,然后让座舱自由下落 .下落一定高度后,制动系统启动,座舱做减速运动,到地面时刚好停下 .下列判断正确的是( )A.座舱在自由下落的过程中人处于超重状态B.座舱在自由下落
3、的过程中人处于失重状态2C.座舱在减速运动的过程中人处于失重状态D.座舱在减速运动的过程中人处于超重状态答案 BD解析 人随座舱自由下落时,加速度为重力加速度,座舱支持力为零,人处于完全失重状态,选项 A 错误,选项 B 正确;人随座舱减速下降时,座舱支持力大于人的重力,人处于超重状态,选项 C 错误,选项 D 正确 .5.一个年轻人在以 a=2 m/s2的加速度加速上升的升降机里最多能举起质量为 m=50 kg 的重物,问当升降机以同样的加速度减速上升时,该年轻人能最多举起的重物 m的质量为( g 取10 m/s2)( )A.50 kg B.100 kgC.75 kg D.125 kg答案
4、C解析 根据牛顿第二定律可得,若升降机加速上升,重物处于超重状态,则有 F=m(g+a) 若升降机减速上升,重物处于失重状态,则有 F=m(g-a) 联立 两式得 m= ,其中 a=2 m/s2,解得 m=75 kg.m(g+a)g-a6.如图所示,质量为 m1=2 kg 的物体 A 经跨过定滑轮的轻绳与质量为 m0=5 kg 的箱子 B 相连,箱子底板上放一质量为 m2=1 kg 的物体 C,不计定滑轮的质量和一切阻力,在箱子加速下落的过程中, g 取 10 m/s2,下列说法不正确的是( )A.物体 A 处于失重状态,加速度大小为 10 m/s2B.物体 A 处于超重状态,加速度大小为 5
5、 m/s2C.物体 C 处于失重状态,对箱子的压力大小为 5 ND.轻绳对定滑轮的作用力大小为 60 N3答案 A解析 取 A、 B、 C 为整体,由牛顿第二定律得( m0+m2)g-m1g=(m0+m1+m2)a,代入数据得 a=5 m/s2,选项 A 错误,选项 B 正确;隔离 C 有 m2g-FN=m2a,即 FN=5 N,由牛顿第三定律可知,物体 C 对箱子的压力为 5 N,选项 C 正确;隔离 A 有 FT-m1g=m1a 得 FT=30 N,所以轻绳对定滑轮的作用力大小为 2FT=60 N,选项 D 正确 .7.应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入 .例如
6、平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出 .对此现象分析正确的是( )A.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态B.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态C.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度答案 D解析 物体在手掌的推力作用下,由静止竖直向上加速时,物体处于超重状态 .当物体离开手的瞬间,只受重力作用,物体的加速度等于重力加速度,处于完全失重状态,故 A、B、C 错误;物体离开手的前一时刻,手与物体具有相同的速度,物体离开手的下一时刻,手的速度小于物体的速度,即在物体离开手的瞬间这段相同的时间内,手的
7、速度变化量大于物体的速度变化量,故手的加速度大于物体的加速度,也就是手的加速度大于重力加速度,故 D 正确 .8.(多选)某人在地面上称得其体重为 490 N.他将秤移至电梯内称其体重,0 至 t3时间段内秤的示数如图所示,电梯运行的 v-t 图可能是(取电梯向上运动的方向为正) ( )答案 AD4解析 在 t0t1时间段内,人失重,电梯应向上减速或向下加速,B、C 错; t1t2时间段内,人匀速或静止, t2t3时间段内,人超重,电梯应向上加速或向下减速,A、D 都有可能对 .能力提升9.(多选)“蹦极”是一项非常刺激的运动 .某人身系弹性绳自高空 P 点自由下落,图中 A 点是弹性绳为原长
8、时人的位置, C 是人所到达的最低点, B 是人静止地悬吊着时的平衡位置,人在从 P 点落下到最低点 C 的过程中(不计空气阻力),有( )A.人在 PA 段做自由落体运动,处于完全失重状态B.在 AB 段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态C.在 BC 段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态D.在 C 点,人的速度为零,其加速度为零答案 AB解析 判断人是处于超重状态还是失重状态,只要看人的加速度方向 .PA 段人做自由落体运动,加速度为 g,人处于完全失重状态;人从 A 到 B 的过程中,人的重力大于拉力,合力方向向下,加速度方向向下,人处于失重状态; B 点,人的重力等于弹力,加速度为零
9、;由 B 到 C,人的重力小于拉力,合力方向向上,加速度方向向上,人处于超重状态 .当弹性绳伸长到 C 点时,人处于超重状态 .10.(多选)某实验小组,利用 DIS 系统观察超重和失重现象,他们在电梯内做实验,在电梯的地板上放置一个压力传感器,在传感器上放一个重力为 20 N 的物块,如图甲所示,实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系图象,如图乙 .根据图象分析得出的结论中正确的是( )A.从时刻 t1到 t2,物块处于失重状态5B.从时刻 t3到 t4,物块处于失重状态C.电梯可能开始停在低楼层,先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在高楼层D.电梯可能开始停在高
10、楼层,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在低楼层答案 BC解析 从 F-t 图象可以看出,0 t1,F=mg,电梯可能处于静止状态或匀速运动状态; t1t2,Fmg,电梯具有向上的加速度,物块处于超重状态,可能加速向上运动或减速向下运动; t2t3,F=mg,可能静止或匀速运动; t3t4,Fmg,电梯具有向下的加速度,物块处于失重状态,可能做加速向下或减速向上的运动 .综上分析可知,B、C 正确 .11.一个质量是 50 kg 的人站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一个弹簧测力计,弹簧测力计下面挂着一个质量为 mA=5 kg 的物体 A,当升降机向上运动时,他看到弹簧测力计的示
11、数为 40 N,如图所示 .g 取 10 m/s2,求此时人对地板的压力 .答案 对地板的压力大小为 400 N,方向竖直向下解析 升降机所处的运动状态未知,但可由 A 物体的运动状态分析求得 .以 A 为研究对象,对 A 进行受力分析如图所示 .由牛顿第二定律可得mAg-FT=mAa,所以 a= m/s2=2 m/s2mAg-FTmA =510-405再以人为研究对象,他受到向下的重力 m 人 g 和地板的支持力 FN.同样由牛顿第二定律可得方程m 人 g-FN=m 人 a所以 FN=m 人 g-m 人 a=50(10-2) N=400 N则由牛顿第三定律可知,人对地板的压力大小为 400
12、N,方向竖直向下 .612.为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验:质量为 m=50 kg 的甲同学站在体重计上,乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中,体重计示数随时间变化的情况,并作出了如图所示的图象 .已知 t=0 时,电梯静止不动,从电梯楼内楼层按钮上获知该大楼共 19 层 .g 取 10 m/s2,求:(1)电梯启动和制动的加速度大小;(2)电梯上升的总高度及该大楼的层高 .答案 (1)2 m/s2 2 m/s 2 (2)54 m 3 m解析 (1)由题图,第 3 s 内电梯加速度大小由 FN1-mg=ma1
13、,可得 a1=2 m/s2第 30 s 内电梯加速度大小由 mg-FN2=ma2,可得 a2=2 m/s2.(2)电梯上升的总高度H= a1 a2 +a1t1t 匀 =( 212+ 212+2126) m=54 m12t12+12t22 12 12故平均层高为h= m=3 m.H19-1=541813.宇宙飞船点火发射时,飞船处于一个加速过程,在加速过程中宇航员处于超重状态,人们把这种状态下宇航员对座椅的压力 FN与静止在地球表面时的重力 mg 的比值 k= 称为耐受FNmg力值 .假设宇航员甲和乙在超重状态下的耐受力值的最大值分别为 k=8 和 k=7,已知地球表面重力加速度 g 取 9.8 m/s2,试求飞船带着这两名宇航员竖直向上发射时的加速度 a 的最大值为多少?答案 58.8 m/s2解析 以宇航员为研究对象,其受重力 mg、座椅对他的支持力 FN作用,根据牛顿第三定律有FN=FN根据牛顿第二定律有 FN-mg=ma又由题意可得 k=FNmg由以上各式解得 a=(k-1)g7为保证两名宇航员在竖直向上发射时不超过其耐受力值, k 应取较小的值,于是 amax=(7-1)9.8 m/s2=58.8 m/s2.
