課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十二） 超重與失重

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十二）超重與失重A級(jí)——學(xué)考達(dá)標(biāo)1．(2023·江蘇學(xué)考檢測(cè))神舟十五號(hào)航天員在空間站中可以進(jìn)行正常鍛煉的健身項(xiàng)目是()A．拉彈簧拉力器 B．俯臥撐C．引體向上 D．仰臥起坐解析：選A空間站中，所有物體皆處于完全失重狀態(tài)，所有與重力有關(guān)的現(xiàn)象消失。彈簧拉力器通過(guò)彈簧形變來(lái)鍛煉人肌肉的伸縮和舒張力，與重力無(wú)關(guān)，故A正確；利用俯臥撐、引體向上、仰臥起坐鍛煉身體均需克服自身的重力上升，利用自身的重力下降，在完全失重狀態(tài)下已沒(méi)有重力可用，故B、C、D錯(cuò)誤。2．(2023·杭州學(xué)考檢測(cè))如圖甲為一個(gè)同學(xué)站在地秤上研究下蹲和起立過(guò)程中的超重和失重現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)指針擺動(dòng)過(guò)快，記錄不方便，于是在臺(tái)秤底部加上力傳感器，通過(guò)計(jì)算機(jī)得到如圖乙變化的曲線，研究曲線發(fā)現(xiàn)()A．該同學(xué)的體重在下蹲和起立過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化B．第一個(gè)波形顯示的是起立過(guò)程C．通過(guò)研究圖像，能求解在下蹲和起立過(guò)程中的最大加速度D．仔細(xì)研究會(huì)發(fā)現(xiàn)，下蹲和起立過(guò)程中加速度保持不變解析：選C該同學(xué)的體重在下蹲和起立過(guò)程中不變，故A錯(cuò)誤；該同學(xué)下蹲過(guò)程中先做加速運(yùn)動(dòng)，再做減速運(yùn)動(dòng)，加速度先向下后向上，所以先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，對(duì)臺(tái)秤的壓力先小于重力再大于重力，所以第一個(gè)波形顯示的是下蹲過(guò)程，故B錯(cuò)誤；規(guī)定豎直向下為正方向，根據(jù)牛頓第三定律可知臺(tái)秤對(duì)傳感器的壓力等于傳感器對(duì)臺(tái)秤的支持力，根據(jù)牛頓第二定律有mg－F＝ma，由題圖乙可以得到F在下蹲和起立過(guò)程中對(duì)應(yīng)加速和減速階段的最大值，因此可以求解在下蹲和起立過(guò)程中的最大加速度，故C正確；根據(jù)C項(xiàng)分析并結(jié)合圖像可知，下蹲和起立過(guò)程中F變化，所以a變化，故D錯(cuò)誤。3.如圖所示，一人站在電梯內(nèi)的一臺(tái)磅秤上，當(dāng)電梯沿豎直方向加速上升或加速下降時(shí)，將看到磅秤的示數(shù)會(huì)變大或變小，把這種現(xiàn)象叫“超重”或“失重”。當(dāng)電梯以大小為a的加速度加速上升時(shí)，可認(rèn)為重力加速度大小由g變?yōu)間′＝g＋a，這時(shí)秤面的壓力大小為T(mén)＝mg′＝m(g＋a)；反之電梯以相同大小的加速度加速下降時(shí)，有g(shù)′＝g－a，T＝mg′＝m(g－a)?？蓪′稱(chēng)為等效重力加速度。下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)電梯處于超重狀態(tài)時(shí)，電梯一定上升B．當(dāng)電梯處于失重狀態(tài)時(shí)，電梯一定下降C．當(dāng)?shù)刃е亓铀俣萭′等于0時(shí)，電梯處于完全失重狀態(tài)D．當(dāng)?shù)刃е亓铀俣萭′等于g時(shí)，電梯處于完全失重狀態(tài)解析：選C當(dāng)電梯處于超重狀態(tài)，加速度向上，可能向上加速也可能向下減速，速度可能向上也可能向下，同理處于失重狀態(tài)，加速度方向向下，但速度方向可能向上、也可能向下，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)g′＝0，由T＝mg′可得T＝0，則人受到的合力為mg，加速度為重力加速度g，人和電梯處于完全失重狀態(tài)；當(dāng)g′＝g時(shí)，由g′＝g＋a或g′＝g－a，可得a＝0，人和電梯處于平衡狀態(tài)，故C正確，D錯(cuò)誤。4.奧運(yùn)會(huì)男子67公斤級(jí)舉重比賽中，我國(guó)運(yùn)動(dòng)員突破個(gè)人極限，最終獲得金牌。如圖所示是其抓舉過(guò)程中杠鈴豎直向上運(yùn)動(dòng)的v－t圖像，結(jié)合圖像分析，下列說(shuō)法正確的是()A．杠鈴加速過(guò)程，慣性增大B．杠鈴在上升過(guò)程中始終處于超重狀態(tài)C．杠鈴加速過(guò)程，其所受合外力先增大后減小D．杠鈴所受重力與人對(duì)杠鈴的支持力是一對(duì)作用力與反作用力解析：選C質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；杠鈴在加速上升過(guò)程中處于超重狀態(tài)，在減速上升的過(guò)程中處于失重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；在v－t圖像中，斜率表示加速度，杠鈴加速上升的過(guò)程，加速度先增大后減小，因此其所受合外力先增大后減小，C正確；杠鈴對(duì)人的壓力與人對(duì)杠鈴的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，D錯(cuò)誤。5．(2023·南平高一檢測(cè))某老師用如圖1裝置研究電梯的運(yùn)動(dòng)，安裝拉力傳感器的鐵架臺(tái)置于電梯中，一物塊豎直懸掛在拉力傳感器上。電梯運(yùn)行時(shí)，電腦記錄了物塊所受拉力F隨時(shí)間t的變化情況如圖2所示，g取10m/s2，下列說(shuō)法正確的是()A．AB階段電梯處于失重狀態(tài)，CD階段電梯處于超重狀態(tài)B．圖像可能是在電梯下樓過(guò)程記錄的C．AB階段的加速度大小約0.67m/s2，方向豎直向上D．CD階段的加速度大小約0.67m/s2，方向豎直向上解析：選CAB階段拉力大于重力，電梯處于超重狀態(tài)，CD階段拉力小于重力，電梯處于失重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；電梯運(yùn)行時(shí)，從靜止開(kāi)始，AB段加速度向上，處于上樓加速過(guò)程中，CD段加速度向下，處于上樓減速過(guò)程，故B錯(cuò)誤；設(shè)物塊質(zhì)量為m，電梯加速度大小為a＝eq\f(F－mg,m)＝eq\f(16－15,15)g≈0.67m/s2，AB段加速度豎直向上，CD段加速度豎直向下，故C正確，D錯(cuò)誤。6.如圖所示，在置于水平地面上的盛水容器中，用一端固定于容器底部的細(xì)線拉住一個(gè)空心的塑料球，使之靜止地懸浮在深水中，此時(shí)容器底部對(duì)地面的壓力記為N1；某時(shí)刻拉緊球的細(xì)線突然斷開(kāi)后，球便在水中先加速后勻速地豎直上升，若球在此加速運(yùn)動(dòng)階段和勻速運(yùn)動(dòng)階段對(duì)應(yīng)著容器底部對(duì)地面的壓力分別記作N2和N3，則()A．球加速上升時(shí)，N1＜N2B．球加速上升時(shí)，N1＞N2C．球勻速上升時(shí)，N1＜N3D．球勻速上升時(shí)，N1＞N3解析：選B球的加速上升和勻速上升可以認(rèn)為與球等體積的水在加速下降和勻速下降。把容器、水和球作為一個(gè)整體，塑料球靜止和勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，地面對(duì)物體的支持力等于系統(tǒng)的重力，即N1＝N3，當(dāng)球加速上升時(shí)，水加速下降，系統(tǒng)整體有向下的加速度，重力和支持力的合力提供加速度，所以重力大于支持力，故N1＝N3＞N2，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。7．如圖所示的裝置中，重為4N的物塊，用一平行于斜面的細(xì)線拴在斜面上端的小柱上，整個(gè)裝置被固定在測(cè)力計(jì)上并保持靜止，斜面的傾角為30°。如果物塊與斜面間無(wú)摩擦，裝置穩(wěn)定以后，燒斷細(xì)線，物塊下滑，與穩(wěn)定時(shí)比較，測(cè)力計(jì)讀數(shù)()A．增大4N B．增大3NC．減小1N D．不變解析：選C物塊下滑的加速度a＝gsinθ＝eq\f(1,2)g，方向沿斜面向下。此加速度的豎直分量a1＝asinθ＝eq\f(1,4)g，所以物塊處于失重狀態(tài)，其視重F＝m(g－a1)＝eq\f(3,4)mg＝3N，測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小1N，故C項(xiàng)正確。8．(多選)如圖甲所示，彈簧下端固定，上端固定一水平薄板，將手機(jī)放在薄板上由靜止釋放，手機(jī)軟件記錄了下降過(guò)程加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示，則()A．t1時(shí)刻，手機(jī)處于超重狀態(tài)B．t2時(shí)刻，手機(jī)對(duì)薄板壓力為零C．t2時(shí)刻，手機(jī)對(duì)薄板的壓力大小等于其重力D．t3時(shí)刻，手機(jī)處于超重狀態(tài)解析：選CDt1時(shí)刻，手機(jī)的加速度向下，手機(jī)處于失重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；t1～t2時(shí)間，加速度方向與速度方向同向，速度增大，t2時(shí)刻，手機(jī)的加速度是零，速度達(dá)到最大值，手機(jī)的重力與薄板對(duì)手機(jī)的支持力大小相等，是平衡力，由牛頓第三定律可知，手機(jī)對(duì)薄板的壓力大小等于其重力，B錯(cuò)誤，C正確；t3時(shí)刻，手機(jī)具有向上的最大加速度，手機(jī)受到重力與支持力，由牛頓第二定律可知F－mg＝ma，則有F＝mg＋ma，手機(jī)受到薄板的支持力最大，大于重力，手機(jī)處于超重狀態(tài)，D正確。9.電梯的廂壁上懸掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)下懸掛0.5kg的重物。當(dāng)電梯由靜止起向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電梯在2s內(nèi)上升了2層樓(每層高3m，g取10m/s2)(1)這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)為多大？(2)若某時(shí)刻發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3N，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明此時(shí)電梯以多大的加速度向上做怎樣的運(yùn)動(dòng)？解析：(1)根據(jù)s＝eq\f(1,2)at2，得a＝3m/s2根據(jù)牛頓第二定律得F－mg＝ma得到F＝m(g＋a)＝6.5N。(2)由牛頓第二定律得mg－F′＝ma′a′＝eq\f(mg－F′,m)＝4m/s2，電梯以4m/s2的加速度向上做勻減速運(yùn)動(dòng)。答案：(1)6.5N(2)見(jiàn)解析B級(jí)——選考進(jìn)階10．(多選)有一種回彈鞋的外形同旱冰鞋十分相似，只是鞋子底部安裝的是兩塊對(duì)稱(chēng)的橢圓形彈片而非滑輪，如圖中的A、B部分。剛開(kāi)始穿上這種鞋時(shí)，需要在原地彈跳幾次、適應(yīng)一下“回彈”的感覺(jué)，隨后就盡情享受新奇的“失重”回彈運(yùn)動(dòng)了。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中忽略空氣阻力，則在原地彈跳過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．從剛接觸地面向下壓彈片直到最低點(diǎn)的過(guò)程中，人一直處于超重狀態(tài)B．從離開(kāi)地面開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，人處于失重狀態(tài)C．從最低點(diǎn)向上彈起過(guò)程中，回彈鞋對(duì)人的作用力始終大于人的重力D．彈片壓到最低點(diǎn)時(shí)，回彈鞋對(duì)地面的壓力大于人和鞋的總重力解析：選BD從剛接觸地面向下壓彈片直到最低點(diǎn)的過(guò)程中，一段時(shí)間內(nèi)，重力大于彈力，人加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，是失重狀態(tài)，然后，彈力大于重力，加速度方向向上，做減速運(yùn)動(dòng)，是超重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；從離開(kāi)地面開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，人的加速度方向向下，人處于失重狀態(tài)，B正確；從最低點(diǎn)向上彈起過(guò)程中，首先經(jīng)歷了向上的加速過(guò)程，加速度方向向上，屬于超重，則人對(duì)回彈鞋的壓力大于重力，根據(jù)牛頓第三定律回彈鞋對(duì)人的作用力大于人的重力，然后經(jīng)歷減速過(guò)程，加速度方向向下，屬于失重，則人對(duì)回彈鞋的壓力小于重力，根據(jù)牛頓第三定律回彈鞋對(duì)人的作用力小于人的重力，C錯(cuò)誤；彈片壓到最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)于人和鞋加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，回彈鞋對(duì)地面的壓力大于人和鞋的總重力，D正確。11．(2023·晉江高一檢測(cè))如圖所示為雜技“頂竿”表演，若表演中，一人A站在地上，頭上頂一根豎直竹竿，另外一人B在竹竿上某位置處開(kāi)始以加速度a加速下滑，接著以同樣大小的加速度減速到另一位置停下。已知兩表演者質(zhì)量均為M，桿質(zhì)量為m，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)B加速下滑時(shí)A對(duì)地面的壓力為(2M＋m)g－MaB．當(dāng)B減速下滑時(shí)A對(duì)地面的壓力為(2M＋m)g－MaC．A對(duì)地面的壓力一直為(2M＋m)gD．B下滑過(guò)程中一直處于失重狀態(tài)，所以A對(duì)地面的壓力一直小于(2M＋m)g解析：選A當(dāng)B加速下滑時(shí)，對(duì)B：由牛頓第二定律可知Mg－f1＝Ma，對(duì)A：Mg＋f1＋mg＝FN1，解得FN1＝(2M＋m)g－Ma，由牛頓第三定律知A對(duì)地面的壓力為(2M＋m)g－Ma，選項(xiàng)A正確；當(dāng)B減速下滑時(shí)，對(duì)B：由牛頓第二定律可知f2－Mg＝Ma，對(duì)A：Mg＋f2＋mg＝FN2，解得FN2＝(2M＋m)g＋Ma，由牛頓第三定律知A對(duì)地面的壓力為(2M＋m)g＋Ma，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；B下滑過(guò)程中先加速后減速，則先失重后超重，所以A對(duì)地面的壓力先小于(2M＋m)g，后大于(2M＋m)g，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。12．某同學(xué)到廣州塔參觀，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50kg。在電梯啟動(dòng)時(shí)示數(shù)變?yōu)?2.5kg，這個(gè)示數(shù)持續(xù)了10s后又恢復(fù)到50kg，電梯勻速運(yùn)動(dòng)了80s，靠近觀光層時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)變?yōu)?5kg直到電梯到達(dá)觀光層。重力加速度g取10m/s2。求：(1)電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大??；(2)電梯減速的時(shí)間為多少；(3)在如圖坐標(biāo)中畫(huà)出電梯運(yùn)動(dòng)全過(guò)程的v－t圖像；(4)廣州塔觀光層的高度為多少？(相對(duì)電梯啟動(dòng)時(shí)的位置)解析：(1)電梯靜止時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)為50kg，在啟動(dòng)時(shí)示數(shù)變?yōu)?2.5kg，說(shuō)明此時(shí)合力F＝(52.5－50)×10N＝25N根據(jù)牛頓第二定律知a1＝eq\f(F,m)＝eq\f(25N,50kg)＝0.5m/s2，加速時(shí)間為t1＝10s，電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為v＝a1t1＝5m/s。(2)靠近觀光層時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)變?yōu)?5kg，