2023-2024學(xué)年人教版必修第一冊 4-6 超重和失重 作業(yè)

課時(shí)分層作業(yè)(二十六)超重和失重A組基礎(chǔ)鞏固練1．[2023·福建福安月考]無人機(jī)廣泛應(yīng)用于軍事、科技、生產(chǎn)生活等領(lǐng)域．某架無人機(jī)從地面起飛，執(zhí)行任務(wù)后返回地面，無人機(jī)在空中處于失重狀態(tài)的是()A．勻速上升過程B．勻速下降過程C．加速上升過程D．加速下降過程2.如圖所示，金屬小桶側(cè)面有一小孔A，當(dāng)桶內(nèi)盛水時(shí)，水會(huì)從小孔A中流出．如果讓裝滿水的小桶自由下落，不計(jì)空氣阻力，則在小桶自由下落過程中()A．水繼續(xù)以相同的速度從小孔中噴出B．水不再從小孔噴出C．水將以更大的速度噴出D．水將以較小的速度噴出3．搭載空間站天和核心艙的長征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭，在我國文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空，隨著天和核心艙與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，之后太陽能帆板兩翼順利展開且工作正常，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功．空間站可以長期駐留3人，隨著航天員在空間站軌道艙內(nèi)停留時(shí)間的增加，體育鍛煉成了一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，下列器材中適宜航天員在空間站軌道艙中進(jìn)行鍛煉的是()A．啞鈴B．跑步機(jī)C．單杠D．彈簧拉力器4.如圖，垂直電梯有一個(gè)“轎廂”和一個(gè)“對重”通過鋼絲繩(曳引繩)將它們連接起來，鋼絲繩通過驅(qū)動(dòng)裝置(曳引機(jī))的曳引帶動(dòng)使電梯“轎廂”和“對重”在電梯內(nèi)導(dǎo)軌上做上下運(yùn)動(dòng)．某次“轎廂”向上勻減速運(yùn)動(dòng)，則()A．“轎廂”處于超重狀態(tài)B．“對重”處于失重狀態(tài)C．“對重”向下勻加速運(yùn)動(dòng)D．曳引繩受到的拉力大小比“轎廂”重力小5.(多選)如圖所示是我國長征火箭把載人神舟飛船送上太空的情景．宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程均要經(jīng)受超重與失重的考驗(yàn)，下列說法正確的是()A．火箭加速上升時(shí)，宇航員處于超重狀態(tài)B．飛船加速下落時(shí)，宇航員處于失重狀態(tài)C．飛船落地前減速，宇航員對座椅的壓力小于其重力D.火箭加速上升時(shí)，宇航員對座椅的壓力小于其所受支持力6．“反向蹦極”如圖所示，彈性輕繩的上端固定在O點(diǎn)，拉長后將下端固定在體驗(yàn)者的身上，并與固定在地面上的力傳感器相連，傳感器示數(shù)為1400N．打開扣環(huán)，從A點(diǎn)由靜止釋放，像火箭一樣被“豎直發(fā)射”，經(jīng)B點(diǎn)上升到最高位置C點(diǎn)，在B點(diǎn)時(shí)速度最大．人與裝備的總質(zhì)量為70kg(可視為質(zhì)點(diǎn)).不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，則下列說法正確的是()A．在C點(diǎn)，人處于靜止?fàn)顟B(tài)B．在B點(diǎn)，人處于超重狀態(tài)C．打開扣環(huán)瞬間，人的加速度大小為10m/s2D．從A點(diǎn)到B點(diǎn)上升過程中，人的加速度不斷減小7．[2023·內(nèi)蒙古包頭高一期末]如圖為某電梯銘牌，該電梯額定載客數(shù)為14人，額定載重量為1050kg，當(dāng)拉力超過額定載重物體的重力時(shí)電梯會(huì)鳴笛警示．該電梯在八層停靠時(shí)進(jìn)入15位乘客，15位乘客總質(zhì)量為1040kg.則下列說法正確的是()A．當(dāng)?shù)?5位乘客進(jìn)入電梯時(shí)，該電梯會(huì)鳴笛警示B．當(dāng)電梯從八層開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，電梯會(huì)鳴笛警示C.當(dāng)電梯從八層下降到一層，快要停止時(shí)，電梯可能會(huì)鳴笛警示D．電梯從八層下降到一層停止全過程中都不會(huì)鳴笛警示8．豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一只彈簧測力計(jì)，如圖所示．彈簧測力計(jì)的掛鉤上懸掛一個(gè)質(zhì)量m＝4kg的物體，以豎直向上為正方向，試分析下列各種情況下電梯的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(g取10m/s2)：(1)彈簧測力計(jì)的示數(shù)T1＝40N，且保持不變；(2)彈簧測力計(jì)的示數(shù)T2＝32N，且保持不變；(3)彈簧測力計(jì)的示數(shù)T3＝44N，且保持不變．(彈簧均處于伸長狀態(tài))B組能力提升練9.(多選)圖甲是張明同學(xué)站在力傳感器上做下蹲、起跳動(dòng)作的示意圖，點(diǎn)P是他的重心位置．圖乙是根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)畫出的力—時(shí)間圖線．兩圖中a～g各點(diǎn)均對應(yīng)，其中有幾個(gè)點(diǎn)在圖甲中沒有畫出．取重力加速度g＝10m/s2.根據(jù)圖像分析可知()A．張明的重力為1500NB．c點(diǎn)位置張明處于失重狀態(tài)C．e點(diǎn)位置張明處于超重狀態(tài)D．張明在d點(diǎn)的加速度大于在f點(diǎn)的加速度10．小明同學(xué)用臺(tái)秤研究人在豎直升降電梯中的超重與失重現(xiàn)象．他在地面上用臺(tái)秤稱得自己的體重為500N，再將臺(tái)秤移至電梯內(nèi)稱其體重，電梯從t＝0時(shí)由靜止開始運(yùn)動(dòng)到t＝11s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10m/s2.下列說法正確的是()A．在0～2s內(nèi)，小明處于超重狀態(tài)B．在0～2s內(nèi)，小明加速度大小為2m/s2C．在10～11s內(nèi)，臺(tái)秤示數(shù)為F3＝600ND．在0～11s內(nèi)，電梯通過的距離為18m11．[2023·北京朝陽區(qū)期中]如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為2m的小箱子放在臺(tái)秤的托盤上，箱內(nèi)有一質(zhì)量為m的小球A，A的上端用輕彈簧與箱子的頂部連接，A的下端用不可伸長的細(xì)線系在箱子的底部，細(xì)線繃緊，拉力大小為mg，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將細(xì)線剪斷，小球A向上運(yùn)動(dòng)，不計(jì)輕彈簧和細(xì)線的質(zhì)量，下列說法不正確的是()A．未剪斷細(xì)線前，臺(tái)秤示數(shù)為3mgB．剪斷細(xì)線的瞬間，臺(tái)秤示數(shù)突然變大C．剪斷細(xì)線的瞬間，小球A的加速度大小為g，方向豎直向上D．剪斷細(xì)線后，小球A向上運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過程中，臺(tái)秤示數(shù)先減小后增大12．(多選)如圖所示，質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時(shí)刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn)，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù)．通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，得到彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖像如圖b所示，若圖像中的坐標(biāo)值都為已知量，重力加速度為g，則()A．t1時(shí)刻小球具有最大速度B．t2時(shí)刻小球的速度大小為零C．可以計(jì)算出小球自由下落的高度D．小球在最低點(diǎn)時(shí)處于超重狀態(tài)課時(shí)分層作業(yè)(二十六)超重和失重1．解析：當(dāng)無人機(jī)有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，可能加速下降或減速上升．答案：D2．解析：水桶自由下落，處于完全失重狀態(tài)，故其中的水也處于完全失重狀態(tài)，對容器壁無壓力，故水不會(huì)流出，選項(xiàng)B正確．答案：B3．解析：在空間站軌道艙內(nèi)，所有的物體均處于完全失重狀態(tài)，利用啞鈴、跑步機(jī)、單杠進(jìn)行鍛煉均與重力有關(guān)，故無法使用，而利用彈簧拉力器可以鍛煉，與重力無關(guān)．答案：D4．解析：當(dāng)轎廂向上勻減速時(shí)，轎廂加速度向下，處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；轎廂失重，所以曳引繩的拉力小于重力，故選項(xiàng)D正確；同時(shí)，對重向下做勻減速運(yùn)動(dòng)，處于超重狀態(tài)，所以選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤．故選D.答案：D5．解析：火箭加速上升時(shí)，加速度向上，對宇航員有N－mg＝ma即N＝ma＋mg>mg所以宇航員處于超重狀態(tài)，由牛頓第三定律知宇航員對座椅的壓力等于其所受支持力，A正確，D錯(cuò)誤；加速下落時(shí)，加速度向下，對宇航員有mg－N＝ma即N＝mg－ma<mg所以宇航員處于失重狀態(tài)，B正確；落地前減速，加速度向上，宇航員處于超重狀態(tài)，宇航員對座椅的壓力大于其重力，C錯(cuò)誤．故選AB.答案：AB6．解析：在C點(diǎn)速度為零，有向下的加速度，合力不為零，受力不平衡，人處于失重狀態(tài)，不是靜止?fàn)顟B(tài)，故A錯(cuò)誤；在B點(diǎn)時(shí)人的速度最大，此時(shí)人所受合力為零，加速度為零，故B錯(cuò)誤；固定在地面時(shí)傳感器示數(shù)為T＝1400N，設(shè)此時(shí)彈性繩的彈力為F，由平衡條件得F＝T＋mg打開扣環(huán)瞬間，對人，由牛頓第二定律得F－mg＝ma代入數(shù)據(jù)解得a＝20m/s2，故C錯(cuò)誤；人從A點(diǎn)到B點(diǎn)過程，彈性繩的拉力大于人的重力，隨著人向上運(yùn)動(dòng)，彈性繩的伸長量減小，彈性繩的彈力F減小，人所受合力F－mg減小，加速度減小，故D正確．故選D.答案：D7．解析：由于15位乘客總質(zhì)量為1040kg，而電梯額定載重量為1050kg，則當(dāng)?shù)?5位乘客進(jìn)入電梯時(shí)，還沒有達(dá)到電梯的額定載重量，從而電梯不會(huì)鳴笛警示，A項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電梯從八層開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度向下，由牛頓第二定律知mg－FT＝ma，F(xiàn)N＝F′N，則此時(shí)拉力小于乘客的重力，電梯不會(huì)鳴笛警示，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電梯從八層下降到一層，快要停止時(shí)，加速度向上，由牛頓第二定律FT－mg＝ma，則此時(shí)拉力可能大于乘客的重力，則電梯可能會(huì)鳴笛警示，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：C8．解析：(1)當(dāng)T1＝40N時(shí)，二力平衡，F(xiàn)合＝0，則加速度a1＝0，電梯處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．(2)當(dāng)T2＝32N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T2－mg＝ma2，可得此時(shí)電梯的加速度a2＝eq\f(T2－mg,m)＝eq\f(32－40,4)m/s2＝－2m/s2，即電梯的加速度方向豎直向下，電梯加速下降或減速上升．(3)當(dāng)T3＝44N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T3－mg＝ma3，可得此時(shí)電梯的加速度a3＝eq\f(T3－mg,m)＝eq\f(44－40,4)m/s2＝1m/s2，即電梯的加速度方向豎直向上，電梯加速上升或減速下降．答案：(1)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(2)電梯加速下降或減速上升(3)電梯加速上升或減速下降9．解析：由圖甲和圖乙可知，張明同學(xué)在a點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)，力傳感器的讀數(shù)為500N，由牛頓第三定律可知，力傳感器對人的支持力為500N，由平衡條件可知，張明的重力為500N，故A錯(cuò)誤；由圖乙可知，張明同學(xué)在c點(diǎn)和e點(diǎn)時(shí)，力傳感器的讀數(shù)均大于500N，則張明同學(xué)處于超重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤，C正確；由圖乙可知，張明同學(xué)在d點(diǎn)時(shí)，力傳感器的讀數(shù)為1500N，由牛頓第二定律有Fd－mg＝ma解得a＝20m/s2由圖乙可知，張明同學(xué)在f點(diǎn)時(shí)，力傳感器的讀數(shù)為0，由牛頓第二定律有mg＝ma1解得a1＝10m/s2則張明在d點(diǎn)的加速度大于在f點(diǎn)的加速度，故D正確．故選CD.答案：CD10．解析：由題圖可知，在0～2s內(nèi)，臺(tái)秤對小明的支持力為F1＝450N，由牛頓第二定律有mg－F1＝ma，解得a1＝1m/s2，加速度方向豎直向下，故小明處于失重狀態(tài)，故A、B錯(cuò)誤；設(shè)在10～11s內(nèi)小明的加速度為a3，時(shí)間為t3＝1s，0～2s的時(shí)間為t1＝2s，則a1t1＝a3t3，解得a3＝2m/s2，由牛頓第二定律有F3－mg＝ma3，解得F3＝600N，故C正確；0～2s內(nèi)位移x1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))＝2m,2～10s內(nèi)位移x2＝v勻t2＝a1t1t2＝16m,10～11s內(nèi)位移x3＝eq\f(1,2)a3teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(3))＝1m，小明運(yùn)動(dòng)的總位移x＝x1＋x2＋x3＝19m，故D錯(cuò)誤．答案：C11．解析：未剪斷細(xì)線前，對小球A和箱子整體分析，整體受力平衡，結(jié)合牛頓第三定律得臺(tái)秤示數(shù)F＝3mg，故A正確；剪斷細(xì)線前，對小球A進(jìn)行受力分析，F(xiàn)x＝T＋mg＝2mg，剪斷細(xì)線的瞬間，對小球A進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有Fx－mg＝2mg－mg＝ma，得a＝g，方向豎直向上，由此可知，小球A向上先加速運(yùn)動(dòng)后減速運(yùn)動(dòng)，