湖北省2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 9《超重與失重、瞬時(shí)問題》試題

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1、第9單元　超重與失重　瞬時(shí)問題 1.下列實(shí)例描述的過程屬于超重現(xiàn)象的是(　　) A.汽車駛過拱形橋頂端 B.蕩秋千的小孩通過最低點(diǎn) C.火箭點(diǎn)火后加速升空 D.跳水運(yùn)動員被跳板彈起,離開跳板向上運(yùn)動 2. “神舟九號”與“天宮一號”對接后進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn),在環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的“天宮一號”空間站內(nèi),適宜航天員進(jìn)行體育鍛煉的器材是(　　) A.啞鈴 B.彈簧拉力器 C.單杠 D.跑步機(jī) 3.質(zhì)量為m的消防隊(duì)員從一平臺上豎直跳下，下落3 m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎曲的方法緩沖，使自身重心又下降了0.6 m，假設(shè)在著地過程中地面對他雙腳的平均作用力大小恒定，則消防隊(duì)員（ ）

2、 A.著地過程中處于失重狀態(tài) B.著地過程中地面對他雙腳的平均作用力等于6mg C.在空中運(yùn)動的加速度大于觸地后重心下降過程中的加速度 D.在空中運(yùn)動的平均速度小于觸地后重心下降過程中的平均速度 4.如圖甲所示,某人正通過定滑輪將質(zhì)量為m的貨物提升到高處,滑輪的質(zhì)量和摩擦均不計(jì),貨物獲得的加速度a與繩子對貨物豎直向上的拉力FT之間的函數(shù)關(guān)系如圖乙所示.g表示當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?由圖可以判斷(　　) A.圖象與縱軸的交點(diǎn)M的值aM=g B.圖象與橫軸的交點(diǎn)N的值FTN=mg C.圖象的斜率等于物體的質(zhì)量m D.圖象的斜率等于物體質(zhì)量的倒數(shù) 5.如圖所示，A、B、C三球的質(zhì)

3、量均為m，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端、另一端與A球相連，A、B間固定一個(gè)輕桿，B、C間由一輕質(zhì)細(xì)線連接.傾角為θ的光滑斜面固定在地面上，彈簧、輕桿與細(xì)線均平行于斜面，初始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線被燒斷的瞬間，下列說法正確的是（ ） A.B球的受力情況未變，加速度為零 B.A、B兩個(gè)小球的加速度均沿斜面向上，大小均為gsin θ C.A、B之間桿的拉力大小為mgsin θ D.C球的加速度沿斜面向下，大小為gsin θ 6.(2020·重慶卷) 以不同的初速度將兩個(gè)物體同時(shí)豎直向上拋出并開始計(jì)時(shí)，一個(gè)物體所受空氣阻力可忽略，另一個(gè)物體所受空氣阻力大小與物體的速率成正比，下列分別用虛線

4、和實(shí)線描述兩物體運(yùn)動的v-t圖象可能正確的是（ ） 7.如圖所示,質(zhì)量為M的木架上有一質(zhì)量為m的金屬環(huán),當(dāng)環(huán)以初速度v0沿桿上升時(shí),木架對地剛好無壓力,則金屬環(huán)的加速度為…(　　) A.　向下 B.　向上 C.　向下 D.　向上 8.為了研究超重與失重現(xiàn)象,某同學(xué)把一體重計(jì)放在電梯的地板上,并將一物體放在體重計(jì)上隨電梯運(yùn)動,觀察體重計(jì)示數(shù)的變化情況.下表記錄了幾個(gè)特定時(shí)刻體重計(jì)的示數(shù)(表內(nèi)時(shí)間不表示先后順序): 時(shí)間 t0 t1 t2 t3 體重計(jì)示數(shù)(kg) 45.0 50.0 40.0 45.0 若已知t0時(shí)刻電梯靜止,則(

5、　　) A.t1和t2時(shí)刻電梯的加速度方向一定相反 B.t1和t2時(shí)刻物體的質(zhì)量并沒有發(fā)生變化,但所受重力發(fā)生了變化 C.t1和t2時(shí)刻電梯運(yùn)動的加速度大小相等,運(yùn)動方向一定相反 D.t3時(shí)刻電梯可能向上運(yùn)動 9.某校課外活動小組自制了一枚質(zhì)量為3.0kg的實(shí)驗(yàn)用火箭.設(shè)火箭發(fā)射后,始終沿豎直方向運(yùn)動.火箭在地面點(diǎn)火后升至火箭燃料耗盡之前可認(rèn)為做初速度為零的勻加速運(yùn)動,經(jīng)過4.0s到達(dá)離地面40m高處燃料恰好耗盡.忽略火箭受到的空氣阻力,g取10m/s2.求: (1)燃料恰好耗盡時(shí)火箭的速度大小; (2)火箭上升離地面的最大高度; (3)火箭加速上升時(shí)受到的最大推力的大小.

6、10.一長木板在水平地面上運(yùn)動，在t＝0時(shí)刻將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上，以后木板運(yùn)動的速度—時(shí)間圖象如圖所示.已知物塊與木板的質(zhì)量相等，物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦，物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，且物塊始終在木板上.取重力加速度的大小g＝10 m/s2，求： (1)物塊與木板間、木板與地面間的動摩擦因數(shù)； (2)從t＝0時(shí)刻到物塊與木板均停止運(yùn)動時(shí)，物塊相對于木板的位移的大小.

7、參考答案 1.解析:汽車在通過拱形橋的頂端和跳水運(yùn)動員在空中時(shí),汽車和運(yùn)動員的加速度方向向下,處于失重狀態(tài). 答案:BC 2.解析:由于環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn),在空間站中的物體處于完全失重狀態(tài),依靠重力作用進(jìn)行訓(xùn)練的啞鈴和單杠不能使用了,跑步機(jī)由于需要摩擦力才能工作,而沒有壓力就沒有摩擦力,所以也不能進(jìn)行工作. 答案:B 3.解析：著地過程中有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由v2＝2ax可知著地過程中的加速度是5g，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由牛頓第二定律，有FN-mg＝ma＝5mg，解得FN＝6mg，選項(xiàng)B正確；由可知，在空中運(yùn)動的平均速度等于觸地后重心下降過程中的平均速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案

8、：B 4.解析:由牛頓第二定律得FT-mg=ma,a=-g,當(dāng)FT=0,a=-g時(shí),圖象與縱軸的交點(diǎn)aM=-g,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)a=0,FT=mg時(shí),圖象與橫軸的交點(diǎn)N的值FTN=mg,B項(xiàng)正確;圖象的斜率為,C項(xiàng)錯(cuò),D項(xiàng)對. 答案:BD 5.解析：細(xì)線被燒斷的瞬間，繩上的彈力突變?yōu)榱?，B、C兩球的受力均發(fā)生變化， C球只受重力和斜面的彈力作用，其合力沿斜面向下，大小為mgsin θ，根據(jù)牛頓第二定律可知，C球的加速度沿斜面向下，大小為g sin θ，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；細(xì)線被燒斷前，細(xì)繩對B球沿斜面向下的拉力大小為mgsin θ，燒斷瞬間，A、B兩小球組成的系統(tǒng)的合力沿斜面向上，大小為

9、mgsin θ，系統(tǒng)的加速度沿斜面向上，大小為a＝g sin θ，再隔離B球，設(shè)A、B之間桿的拉力大小為F，則F-mgsin θ＝ma，可得F＝mgsin θ，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確. 答案：CD 6.解析：本題考查v-t圖象.當(dāng)不計(jì)阻力上拋物體時(shí)，物體做勻減速直線運(yùn)動，圖象為一傾斜直線，因加速度a＝-g，故該傾斜直線的斜率的絕對值等于g.當(dāng)上拋物體受空氣阻力的大小與速率成正比時(shí)，對上升過程，由牛頓第二定律得-mg-kv＝ma，可知物體做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動，通過圖象的斜率比較，A錯(cuò)誤.從公式推導(dǎo)出，上升過程中，|a|>g ，當(dāng)v＝0時(shí)，物體運(yùn)動到最高點(diǎn)，此時(shí) a＝-g，而B、C圖象的

10、斜率的絕對值均小于g，故B、C錯(cuò)誤，D正確. 答案：D 7.解析:木架受到金屬環(huán)對它向上的作用力Ff和木架的重力G,Ff=Mg,所以金屬環(huán)受到向下的重力G'=mg和木架對它向下的作用力Ff',且Ff=Ff',加速度a向下,有mg+Ff'=ma,a=,方向向下,A項(xiàng)正確. 答案:A 8.解析:由題表中數(shù)據(jù)可知, t1時(shí)刻物體處于超重狀態(tài),電梯加速度方向向上,t2時(shí)刻物體處于失重狀態(tài),電梯加速度方向向下,A項(xiàng)正確;無論超重還是失重,其重力均不變,B項(xiàng)錯(cuò);t1時(shí)刻和t2時(shí)刻電梯加速度大小相等、方向相反,但運(yùn)動方向可能相同也可能相反,C項(xiàng)錯(cuò);t3時(shí)刻電梯勻速運(yùn)動,但運(yùn)動方向不能確定,D項(xiàng)對.

11、 答案:AD 9.解析:(1)設(shè)燃料恰好耗盡時(shí)火箭的速度為v,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得,h=t 解得v=m/s =20m/s. (2)火箭燃料耗盡后能夠繼續(xù)上升的高度 h1=m=20m 火箭離地的最大高度: H=h+h1=60m. (3)火箭在飛行中質(zhì)量不斷減小.所以在點(diǎn)火起飛的最初,其推力最大.根據(jù)加速度定義及牛頓第二定律得, a=m/s2=5m/s2,F-mg=ma 解得,F=m(g+a)=45N. 答案:(1)20m/s　(2)60m　(3)45N 10.解析：從v-t圖象中獲取速度及加速度信息.根據(jù)摩擦力提供加速度，且不同階段的摩擦力不同，利用牛頓第二定律列方程求解. (

12、1)從t＝0時(shí)開始，木板與物塊之間的摩擦力使物塊加速，使木板減速，此過程一直持續(xù)到物塊和木板具有共同速度為止. 由題圖可知，在t1＝0.5 s時(shí)，物塊和木板的速度相同.設(shè)t＝0到t＝t1時(shí)間間隔內(nèi)，物塊和木板的加速度大小分別為a1和a2，則a1＝① a2＝② 式中v0＝5 m/s、v1＝1 m/s分別為木板在t＝0、t＝t1時(shí)速度的大小. 設(shè)物塊和木板的質(zhì)量均為m，物塊和木板間、木板與地面間的動摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2，由牛頓第二定律得 μ1mg＝ma1③ (μ1＋2μ2)mg＝ma2④ 聯(lián)立①②③④式得 μ1＝0.20⑤ μ2＝0.30⑥ (2)在t1時(shí)刻后，地面對木板的

13、摩擦力阻礙木板運(yùn)動，物塊與木板之間的摩擦力改變方向.設(shè)物塊與木板之間的摩擦力大小為Ff，物塊和木板的加速度大小分別為和，則由牛頓第二定律得 Ff＝m⑦ 2μ2mg-Ff＝m⑧ 假設(shè)Ff<μ1mg，則＝；由⑤⑥⑦⑧式得Ff＝μ2mg>μ1mg，與假設(shè)矛盾.故Ff＝μ1mg⑨ 由⑦⑨式知， 物塊加速度的大小等于a1；物塊的v-t圖象如圖中虛線所示. 由運(yùn)動學(xué)公式可推知，物塊和木板相對于地面的運(yùn)動距離分別為 s1＝2×⑩ s2＝ 物塊相對木板的位移的大小為 s＝s2-s1 聯(lián)立①⑤⑥⑧⑨⑩式得 s＝1.125 m 答案：(1)0.20 0.30 (2)1.125 m