2020版新教材高中物理 課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)十九 超重與失重（含解析）魯科版必修1

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1、課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)十九 超重與失重 一、選擇題(本題共6小題，每題4分，共24分) 1.(2018·山東學(xué)業(yè)水平考試)關(guān)于超重和失重，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.超重就是物體的重力增加了 B.失重就是物體的重力減小了 C.完全失重就是物體的重力變?yōu)榱? D.無(wú)論超重、失重，物體的重力都不變 【解析】選D。超重、失重是一種現(xiàn)象，是物體對(duì)支持物的壓力大于或小于其自身重力的現(xiàn)象，而物體自身的實(shí)際重力并沒(méi)有發(fā)生變化。 2.如圖所示，小芳在電梯中手托一個(gè)重50 N的鉛球。若鉛球?qū)κ值膲毫Υ笥? 50 N，則電梯運(yùn)動(dòng)情況可能是 (　　) A.勻速上升　　　 B.勻速下降 C.加速

2、上升 D.靜止不動(dòng) 【解析】選C。鉛球?qū)κ值膲毫Υ笥阢U球?qū)嶋H的重力，則鉛球處于超重狀態(tài)，具有向上的加速度，則電梯可能加速上升或減速下降，符合題意的只有C。 3.廣州塔，昵稱(chēng)小蠻腰，總高度達(dá)600米，游客乘坐觀光電梯大約一分鐘就可以到達(dá)觀光平臺(tái)。若電梯簡(jiǎn)化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t=0時(shí)由靜止開(kāi)始上升，a-t 圖像如圖所示。則下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.t=4.5 s時(shí)，電梯處于失重狀態(tài) B.5～55 s時(shí)間內(nèi)，繩索拉力最小 C.t=59.5 s時(shí)，電梯處于超重狀態(tài) D.t=60 s時(shí)，電梯速度恰好為零 【解題指南】解答本題可從以下兩個(gè)方面考慮： (1)從圖

3、像中判斷加速度的方向，從而判斷超重、失重。 (2)繩索拉力最小一定出現(xiàn)在失重狀態(tài)下，利用牛頓第二定律求解。 【解析】選D。利用a-t圖像可判斷：t=4.5 s時(shí)，電梯有向上的加速度，電梯處于超重狀態(tài)，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤；0～5 s時(shí)間內(nèi)，電梯處于超重狀態(tài)，拉力大于重力，5～55 s時(shí)間內(nèi)，a=0，電梯處于勻速上升過(guò)程，拉力等于重力，55～60 s時(shí)間內(nèi)，電梯處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，綜上所述，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；因a-t圖線(xiàn)與t軸所圍的“面積”代表速度改變量，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=60 s時(shí)為零，選項(xiàng)D正確。 4.(2019·福州高一檢測(cè))如圖所示，

4、輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個(gè)小球，電梯中有質(zhì)量為50 kg的乘客，在電梯運(yùn)行時(shí)乘客發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)彈簧的伸長(zhǎng)量始終是電梯靜止時(shí)的四分之三，已知重力加速度g=10 m/s2，由此可判斷 (　　) A.電梯可能加速下降，加速度大小為5 m/s2 B.電梯可能減速上升，加速度大小為2.5 m/s2 C.乘客處于超重狀態(tài) D.乘客對(duì)電梯地板的壓力為625 N 【解析】選B。電梯靜止不動(dòng)時(shí)，小球受力平衡，有mg=kx，電梯運(yùn)行時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量比電梯靜止時(shí)小，說(shuō)明彈力變小了，根據(jù)牛頓第二定律，有mg-kx=ma，即mg=ma解得：a=2.5 m/s2，加速度向下，電梯可能加速下

5、降或減速上升，乘客處于失重狀態(tài)，故A、C錯(cuò)誤，B正確；以乘客為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得：m′g-FN=m′a，乘客對(duì)地板的壓力大小為FN=m′g-m′a=500 N-125 N= 375 N，故D錯(cuò)誤。 5.宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過(guò)程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.火箭加速上升時(shí)，宇航員處于超重狀態(tài) B.飛船落地前減速下落時(shí)，宇航員處于失重狀態(tài) C.火箭加速上升時(shí)，宇航員對(duì)座椅的壓力小于自身重力 D.火箭加速上升過(guò)程中加速度逐漸減小時(shí)，宇航員處于失重狀態(tài) 【解析】選A?；鸺铀偕仙龝r(shí)，加速度方向向上，宇航員處于超重狀態(tài)，宇航員對(duì)座椅的壓

6、力大于自身重力，故A正確，C、D錯(cuò)誤；飛船落地前減速下落時(shí)，加速度向上，宇航員處于超重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤。 6.(2019·廈門(mén)高一檢測(cè))廈門(mén)海底世界的“海獅頂球”節(jié)目因其互動(dòng)性強(qiáng)而深受小朋友們的喜愛(ài)。如圖所示為一海獅把球頂向空中，并等其落下。下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.球在最高點(diǎn)時(shí)受到重力和海獅對(duì)它的頂力作用 B.球在最高點(diǎn)時(shí)速度為零，但加速度不為零 C.球在上升過(guò)程中處于超重狀態(tài) D.球在下落過(guò)程中處于超重狀態(tài) 【解析】選B。豎直上拋運(yùn)動(dòng)是初速度向上，只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)，球在最高處只受到重力，故A錯(cuò)誤；球上升到最高點(diǎn)時(shí)受到重力的作用，速度為零，加速度為g，故B正確；豎直上

7、拋運(yùn)動(dòng)上升和下落過(guò)程都是只受到重力的作用，加速度為g，加速度的方向向下，處于失重狀態(tài)，故C、D錯(cuò)誤。 二、計(jì)算題(本題共2小題，共36分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位) 7.(16分)(2019·泉州高一檢測(cè))在電梯中，把一重物置于臺(tái)秤上，臺(tái)秤與力傳感器相連，當(dāng)電梯從靜止加速上升，然后又勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，最后停止運(yùn)動(dòng)；傳感器的屏幕上顯示出其受的壓力與時(shí)間的關(guān)系(N-t)圖像，如圖所示，則 (1)電梯在哪段時(shí)間內(nèi)加速上升，此過(guò)程中重物處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？為什么？ (2)電梯的最大加速度是多大？(取g=10 m/s2) 【解析】(1)因?yàn)橹匚镒鰟蛩僦本€(xiàn)運(yùn)

8、動(dòng)時(shí)對(duì)臺(tái)秤的壓力等于重力，由圖可知， G=30 N 電梯在0～4 s內(nèi)加速上升，重物在0～4 s內(nèi)處于超重狀態(tài)，因?yàn)樵?～4 s內(nèi)，重物對(duì)臺(tái)秤的壓力大于重力。 (2)重物的質(zhì)量m==3 kg，因?yàn)橹匚飳?duì)臺(tái)秤的壓力與臺(tái)秤對(duì)重物的支持力是作用力與反作用力， 所以，重物所受的支持力的最大值Nm=50 N，因?yàn)楫?dāng)Nm=50 N時(shí)，重物處于超重狀態(tài)，所以，N-G=ma，a== m/s2，重物所受的支持力的最小值Nmin=10 N，因?yàn)楫?dāng)Nmin=10 N時(shí)，重物處于失重狀態(tài)，所以G-N=ma，a== m/s2，所以，加速度a的最大值為 m/s2。 答案：見(jiàn)解析 8.(20分)某同學(xué)到廣州塔“

9、小蠻腰”參觀，為了測(cè)量電梯運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)，該同學(xué)帶了一個(gè)電子臺(tái)秤，并站在臺(tái)秤上觀察臺(tái)秤數(shù)據(jù)變化。電梯靜止時(shí)他觀察到臺(tái)秤的示數(shù)為50 kg。在啟動(dòng)時(shí)示數(shù)變?yōu)?2.5 kg，這個(gè)示數(shù)持續(xù)了10 s后又恢復(fù)到50 kg，電梯勻速運(yùn)動(dòng)了80 s，靠近觀光層時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)變?yōu)?5 kg直到電梯到達(dá)觀光臺(tái)，已知在臺(tái)秤示數(shù)運(yùn)算和加速度計(jì)算時(shí)g都取10 m/s2。求： (1)電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小。 (2)電梯減速的時(shí)間為多少。 (3)在坐標(biāo)系中畫(huà)出電梯運(yùn)動(dòng)全過(guò)程的v-t圖像。 【解析】(1)電梯靜止時(shí)他觀察到臺(tái)秤的示數(shù)為50 kg。 在啟動(dòng)時(shí)示數(shù)變?yōu)?2.5 kg，說(shuō)明此時(shí)合力F=(52.5

10、-50)×10 N=25 N 根據(jù)牛頓第二定律知a1===0.5 m/s2 加速時(shí)間為t1=10 s， 勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度為v=a1t1=5 m/s (2)靠近觀光層時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)變?yōu)?5 kg，則此時(shí)合力F′=(45-50)×10 N=ma2 解得a2=-1 m/s2 所以減速時(shí)間t3==5 s (3)根據(jù)以上分析知0～10 s，電梯做勻加速運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到5 m/s； 10～90 s，電梯做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，速度為5 m/s； 90～95 s，電梯做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，末速度為零。 答案：(1)5 m/s　(2)5 s (3) 9.(6分)如圖所示，A、B兩人用安全帶連接

11、在一起，從飛機(jī)上跳下進(jìn)行雙人跳傘運(yùn)動(dòng)，降落傘未打開(kāi)時(shí)不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.在降落傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中，安全帶的作用力一定是零 B.在降落傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中，安全帶的作用力大于B的重力 C.在降落傘未打開(kāi)的下降過(guò)程中，安全帶的作用力等于B的重力 D.在降落傘打開(kāi)后減速下降過(guò)程中，安全帶的作用力小于B的重力 【解析】選A。在降落傘打開(kāi)前的下落過(guò)程中，A、B兩人均處于完全失重狀態(tài)，二者之間的彈力為零，故A正確，B、C錯(cuò)誤；當(dāng)降落傘打開(kāi)之后減速下降過(guò)程中，整體處于超重狀態(tài)，對(duì)B分析，F(xiàn)T-mg=ma，即FT=mg+ma>mg，故安全帶的作用力大于B的重力，故D錯(cuò)

12、誤。 10.(6分)(多選)如圖所示，運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行“3 m跳板跳水”運(yùn)動(dòng)的過(guò)程可簡(jiǎn)化為：運(yùn)動(dòng)員走上跳板，將跳板從水平位置B壓到最低點(diǎn)C，跳板又將運(yùn)動(dòng)員豎直向上彈到最高點(diǎn)A，然后運(yùn)動(dòng)員做自由落體運(yùn)動(dòng)，豎直落入水中，跳板自身重力忽略不計(jì)，則下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.運(yùn)動(dòng)員向下運(yùn)動(dòng)(B→C)的過(guò)程中，先失重后超重，對(duì)板的壓力先減小后增大 B.運(yùn)動(dòng)員向下運(yùn)動(dòng)(B→C)的過(guò)程中，先失重后超重，對(duì)板的壓力一直增大 C.運(yùn)動(dòng)員向上運(yùn)動(dòng)(C→B)的過(guò)程中，先超重后失重，對(duì)板的壓力先增大后減小 D.運(yùn)動(dòng)員向上運(yùn)動(dòng)(C→B)的過(guò)程中，先超重后失重，對(duì)板的壓力一直減小 【解析】選B、D。人受到重

13、力及板向上的彈力；人在向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，人受到的板的彈力越來(lái)越大，開(kāi)始時(shí)加速度向下、減?。蝗缓蠹铀俣仍傧蛏?、增大，故人應(yīng)先失重后超重，故B正確；運(yùn)動(dòng)員在向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于彈力減小，但開(kāi)始時(shí)一定大于重力，故合外力先減小后增大，而加速度先向上，后向下，故人先超重后失重，故D正確。 11.(6分)直升機(jī)懸停在空中向地面投放裝有救災(zāi)物資的箱子，如圖所示，設(shè)投放初速度為零，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中箱子始終保持圖示姿態(tài)，在箱子下落過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.箱內(nèi)物體對(duì)箱子底部始終沒(méi)有壓力 B.箱子剛從飛機(jī)上投下時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力最大 C.箱子接

14、近地面時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時(shí)大 D.若下落距離足夠長(zhǎng)，箱內(nèi)物體有可能不受底部支持力而“飄起來(lái)” 【解析】選C。剛投下時(shí)箱子不受阻力，整體加速度為g，對(duì)于物體有：mg-N=mg，即N=0，因此此時(shí)物體受到的支持力為零，故B錯(cuò)。隨著箱子的下落，因受空氣阻力作用，對(duì)整體應(yīng)用牛頓第二定律得：(M+m)g-kv2=(M+m)a，隨著下落速度的增大，加速度越來(lái)越小，對(duì)物體應(yīng)用牛頓第二定律得：mg-N=ma，隨著加速度的減小，支持力越來(lái)越大，由牛頓第三定律可得壓力也越來(lái)越大，故A錯(cuò)、C對(duì)。若下落距離足夠長(zhǎng)，最后重力與阻力平衡，加速度a為零，箱子將做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)物體有：mg=N，因此物

15、體不可能“飄起來(lái)”，故D錯(cuò)。 12.(22分)小劉同學(xué)用臺(tái)秤研究人在升降電梯中的超重與失重現(xiàn)象。他在地面上用臺(tái)秤稱(chēng)得其體重為500 N，再將臺(tái)秤移至電梯內(nèi)稱(chēng)其體重，電梯從t=0時(shí)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到t=11 s時(shí)停止，得到臺(tái)秤的示數(shù)F隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示，g取10 m/s2。 (1)求小劉在0～2 s內(nèi)加速度a1的大小，并判斷在這段時(shí)間內(nèi)他處于超重還是失重狀態(tài)。 (2)求在10～11 s內(nèi)，臺(tái)秤的示數(shù)F3。 (3)求小劉運(yùn)動(dòng)的總位移x。 【解析】(1)由圖像可知，在0～2 s內(nèi)，臺(tái)秤對(duì)小劉的支持力F1=450 N，由牛頓第二定律有mg-F1=ma1 解得a1=1 m/s2

16、 加速度方向豎直向下，故小劉處于失重狀態(tài)。 (2)設(shè)在10～11 s內(nèi)小劉的加速度為a3，時(shí)間為t3，0～2 s的時(shí)間為t1，則a1t1=a3t3，解得a3=2 m/s2 由牛頓第二定律有F3-mg=ma3 解得F3=600 N (3)0～2 s內(nèi)位移x1=a1=2 m 2～10 s內(nèi)位移x2=a1t1t2=16 m 10～11 s內(nèi)位移x3=a3=1 m 小劉運(yùn)動(dòng)的總位移x=x1+x2+x3=19 m 答案：(1)1 m/s2　失重狀態(tài)　(2)600 N (3)19 m 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 　　 如圖所示，傾斜索道與水平方向成θ=37°角，當(dāng)載人車(chē)廂加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對(duì)車(chē)廂底板的壓力為體重的1.25倍，這時(shí)人與車(chē)廂仍然是相對(duì)靜止，則車(chē)廂對(duì)人的靜摩擦力是人體重的多少倍？ 【解析】對(duì)人受力分析如圖所示，并建立直角坐標(biāo)系， 沿x方向：f=macos θ， 沿y方向：N-mg=masin θ，N=1.25mg。 由以上各式聯(lián)立可得f=mg，即車(chē)廂對(duì)人的靜摩擦力是人體重的。 答案： - 9 -