2021-2022学年鲁科版必修1 6.4超重与失重 课后练习（解析版）.docx

2021-2022学年鲁科版必修1课后练习解析版1. 2020年11月10日8时12分，“奋斗者号创造了 10909m的中国载人深潜新纪录! 设奋斗者号的下潜过程沿竖直方向运动，且奋斗者号的体积不变，仅靠排出内部的海水 改变自身的总重力来实现下潜。从没入海面开始计时，在。0.5h内，奋斗者号连同 内部海水）的总质量为如 其下潜的四图像如下列图。设海水密度均匀，那么（）A. 00.5h内，奋斗者号处于超重状态B. 0.52.5h内，奋斗者号所受浮力的大小为2gC. 2.53h内，奋斗者号的总质量小于2D. 03h内，奋斗者号下潜的深度为7200m2 .在升降的电梯内的水平地面上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体 重计的示数为60kg,电梯运动时，某一段时间此同学发现体重计的示数为72kg,在这 段时间内以下说法正确的选项是（ A.此同学所受的重力变大了B.此同学对体重计的压力大于体重计对他的支持力C.电梯的加速度大小为（g,方向一定竖直向上D.电梯的运动方向一定竖直向上.用一根细绳将一重物吊在电梯的天花板上，以下四种情况中，绳的拉力最小的是 【 ）A.电梯匀速上升B.电梯匀速下降C.电梯加速上升D.电梯加速下降3 .如下列图，人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，以下说法正确的 选项是（）A.假设扶梯斜向上作匀加速运动，人对踏板的压力和人的重力等大B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用C.人的重力和人对踏板的压力是一对平衡力D.人受到重力和支持力的作用5.深蹲是腿部训练的经典动作，它能够刺激全身肌肉，增强激素水平，提高新陈代谢。 某同学用压力传感器来研究深蹲过程中脚对地面压力的变化情况。该同学在完成一次起 立动作的过程中，脚对地面的压力随时间变化图象应该是（ ）情况一样，最终落在滑板的原位置，所以运发动起跳时，对滑板的作用力方向是竖直向下, 故A错误，B正确；CD.人和滑板运动过程中受到的各种阻力忽略不计，运发动在空中上升过程只受重力，运 发动在空中处于失重状态，因为只受重力，所以加速度是重力加速度，所以单位时间内速度 的变化相同，故CD正确。应选BCD oBC【详解】对水果受力分析有加速度向下，所以电梯可能向下加速，或向上减速。应选BCoCD【详解】ABD.人对沼泽地的压力与沼泽地对人的支持力是作用力与反作用力，大小相等方向相反, 跟运动状态无关，AB错误，D正确；C.加速向下运动时，加速度向下，处于失重状态，后减速向下，加速度向上，处于超重状 态，C正确。应选CDoABC【详解】A.因为起立时先向上加速后向上减速，那么先超重后失重；下蹲时先向下加速后向下减速, 那么先失重后超重，由图像可知，该同学先起立后经过一段时间再下蹲，A正确；B.由图b数据可得所挂重物重力约为5N,即质量约为500g, B正确；C.在E点时测力计读数约为9N,根据F-mg=ma可得加速度大小约为6Z=/S2C正确；D.由图像可知，从A到5过程中，人先超重后失重，D错误。应选ABCoAB【详解】AB.小明在下降过程中(未着地)和起跳以后的上升过程中，运动的加速度都为g,即处于失 重状态，故A、B正确；C.小明落地时向下做减速运动，地面对他的支持力大于他的重力，小明处于超重状态，故 C错误；D.地面对小明的作用力和小明对地面的作用力是一对相互作用力，不是同一个力，故D错 误。应选ABoAD【详解】AB.设电梯对人的支持力为外，根据牛顿第二定律有解得根据牛顿第三定律知，人对电梯的压力为机(g + )，故A正确，B错误；C.无论物体处于超重还是失重，重力都不会改变，所以重力还是mg,故C错误；D.由于人对电梯的压力为根(g + “)，所以人的视重为根(g + )，故D正确。应选ADO5m, 40m/52【分析】m 由图读出运发动在空中运动的时间，由自由落体运动的规律求出最大高度.(2)当弹 力最大时，运发动的加速度.由图读出最大的弹力为2500N,根据牛顿第二定律求出最大加 速度.【详解】(1)由图象可知运发动运动稳定后每次腾空时间为：，= 4.8-2.7 = 2.ls运发动下落过程是做自由落体运动，时间为：、1那么上升的最大高度为 =g -5m2(2)运动过程中运发动的最大加速度可以求出，运发动每次腾空时加速度q=g = 10m/,而陷落最深时由图象可知工,=2500N根据由牛顿第二定律得：Fm - mg = mam解得：am =-g = 4Qm/s2 m【点睛】此题考查读图能力和分析研究实际问题的能力.同时要抓住运发动在空中做竖直上抛运动时 的对称性，上升和下落时间相等.11. (1)0.6 kg (2)向下或向上的匀速直线运动(3)向上加速或向下减速，加速度大小为10 m/s2【解析】(1)由题意可知，金属块所受竖直向下的压力值即为上顶板压力传感器示数(设为"，金属块所受竖直向上的弹力值即为下底板压力传感器示数(设为尸2)；当 =2加/竖直向下)、£=7.2N、6=12NQ寸，对金属块有：Fmg-F2=ma代入数据解得：片。.6依；(2)假设上顶板传感器示数为下底板传感器示数的一半，因为弹簧形变量没有改变所以下底板传感器示数不变，根据牛顿第二定律得：Fmg-F2=maf代入数据解得：af = Qm/s可知箱子向下或向上做匀速直线运动；3)设上底板压力传感器示数恰好为零即上底板与金属块接触但不挤压，此时下底板压 力传感器示数仍然不变，有：优=&二空= l1 = 10z/s2,方向向上；故要使上顶板压力 m 0.6传感器的示数为零，那么箱沿竖直轨道运动向上加速或向下减速，加速度大小为lOm/Y.点睛：将金属块m用轻质弹簧卡压在一矩形箱中，金属块所受竖直向下的压力值即为上顶 板压力传感器示数，金属块所受竖直向上的弹力值即为下底板压力传感器示数，由牛顿第二 定律与加速度的大小可求出箱的质量，再由传感器示数来确定箱的运动状态，由上、下底板 传感器的示数，利用牛顿第二定律可求出箱的加速度，从而确定箱子的加速度的大小.12. (1) 2kg (2) 10m/s (3) 200m【解析】【详解】1)刚记录时，电梯未启动，所以台秤示数等于重力大小，由图像知根g = 20N,所以根=2小；2)由图像知，电梯05s静止、515s匀加速上升、1520s匀速上升、2040s减速上升，那么在515s内根据牛顿第二定律：F,-mg = ma15s 末速度最大,v = aAt,得y = 10zn/s；(3)电梯在2040s减速上升，其加速度为由那么根据牛顿第二定律：mg-F2=ma2那么40s末速度：vf = v-a2At3,得到：M = 0所以电梯运行总rWj度。=u/ + v , Af2 - v* A/3 (其中所=A = l°s，加2 = 5s )得k = 200m.【点睛】此题考查的超重与失重问题，注意图像的识别，此题也可以用v-t图象来进行求解.13. (1)飞艇在25s内所下落的高度为3000m；2)在飞艇后来的减速过程中，大学生对座 位的压力至少是其重力的2.152倍.【详解】设飞艇在25 s内下落的加速度为根据牛顿第二定律可得根g /阻=/77。1解得：0=9.6 m/s2.飞艇在25 s内下落的高度为h = Jq2=3000 m(2)25 s后飞艇将做匀减速运动，开始减速时飞艇的速度v为u=i=240 m/s减速运动下落的最大高度为hi = (6000- 3000- 500)m=2500 m减速运动飞艇的加速度大小。2至少为6/2= = 11.52 m/s2设座位对大学生的支持力为M那么Nmg=ma2N=m(g-a2mg根据牛顿第三定律，N'=N,即大学生对座位压力是其重力的2.152倍.6.一质量为机的乘客乘坐竖直电梯开始下楼,其位移s与时间，的关系图像如下列图，4A 时间内图线为直线。乘客所受支持力的大小用人n表示，速度大小用u表示。重力加速度 大小为g。以下判断正确的选项是（）A. 04时间内，v增大，外乘客处于超重时间内，v减小，/"吆乘客处于失重C.时间内，v增大，然乘客处于失重D.4时间内，U减小，乘客处于超重7 .在翻修旧房时，工人同时将两块砖水平叠放在一起以某一初速度竖直向上抛出，如 下列图。砖到达最高点时刚好被另一工人接住，空气阻力忽略不计。从抛出到将要被接住 的过程中，以下说法正确的选项是（）A.下面砖对上面砖的弹力方向向上B.下面砖对上面砖的摩擦力方向与速度方向相反C.下面砖对上面砖的没有弹力D.下面砖对上面砖的摩擦力方向垂直速度方向.如下列图是装满水的侧壁打有小孔的可乐瓶。当可乐瓶静止时，水会从小孔中流出来, 忽略空气阻力，以下说法正确是（）A.手握越紧，手对瓶子的摩擦力越大B.将可乐瓶整直上抛，在上升过程中水不会从小孔流出C.可乐瓶掉进沙坑时，水从小孔流出的速度比静止时流速大D.握力大，瓶子形变严重，手对瓶作用力仍等于瓶子重力8 .某人在地面上用体重计称得体重为490N。他将体重计移至电梯内称其体重，。至A时间段内，体重计的示数如下列图，电梯运行的VT图可能是取电梯向上运动的方向为)AV正）.现在城市的滑板运动非常流行，在水平地面上一名滑板运发动双脚站在滑板上向前 滑行，在横杆前起跳并越过杆，从而使人与滑板分别从杆的上方、下方通过，如下列图， 假设人和滑板运动过程中受到的各种阻力忽略不计，假设运发动顺利地完成了该动作， 最终仍落在滑板原来的位置上，那么）A.起跳时双脚对滑板作用力的合力向下偏前B.运发动起跳时，双脚对滑板作用力的合力竖直向下C.运发动在空中上升过程处于失重状态D.运发动在空中运动时，单位时间内速度的变化相同9 .某电梯内地板上水平放置一电子台秤，小明将一食品袋上标有L2kg的水果放在上 面，发现示数为Llkg,那么电梯的运动状态可能是）A.加速上升 B.减速上升C.加速下降D.减速下降10 .沼泽地的下面蕴藏着丰富的泥炭，泥炭的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其上 面行走时容易下陷设在下陷过程中，泥炭对人的摩擦阻力不计。如果整个下陷的过 程是先加速运动再减速运动，那么，以下说法中正确的选项是（A.在加速向下运动时，人对沼泽地的压力小于沼泽地对人的支持力B.在减速向下运动时，人对沼泽地的压力小于沼泽地对人的支持力C.在整个运动过程中，人先处于失重状态，后处于超重状态D.在整个运动过程中，人对沼泽地的压力大小总是等于沼泽地对人的支持力.小明同学在学习了超重失重知识后，利用力感器把物体受力大小随时间变化的情况 由计算机显示出来。他设计了一个在竖直方向上测物体受力随时间变化的实验，以此来 验证物体的超重和失重，如图）所示。实验中获得了如图（田所示的图像，那么（ ） A.该同学先起立后经过一段时间再下蹲B.由数据可得所挂重物质量约为500gE点的加速度大小约为废D.从A到3过程中，人一直处于失重状态14.如下列图，小明在做双脚跳台阶的健身运动，假设忽略空气阻力，那么以下说法正确 的选项是（）A.小明在下降过程中（未着地）处于失重状态B.小明起跳以后在上升过程中处于失重状态C.小明落地时地面对他的支持力小于他的重力D.起跳过程地面对小明的作用力就是他对地面的作用力15.在加速度为。匀加速上升的电梯中，有一个质量为力的人，以下说法正确的选项 是1）A.电梯对此人的支持力为根（g +。）B.此人对电梯的压力为加-。）C.此人受到的重力为根（g + ）D.此人的视重为根（g + ）.在2004年雅典奥运会上，我国运发动黄珊汕第一次参加蹦床工程的比赛就取得了 铜牌的优异成绩.假设表演时运发动仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运发 动间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘制出如下列图的曲线，假设当地的重力加速度 g=10m/s2 .依据图像给出的信息.1）运发动离开弹簧床上升的最大高度.2）运动过程中运发动的最大加速度.16 .将金属块加用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如下列图，在箱的上顶板和下底 板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动.当箱以=2m/s2加速度竖直向上做匀减 速运动时，上顶板的压力传感器显示的压力为7.2 N,下底板的压力传感器显示的压力 为 12N. （g = 10 m/s2）金属块的质量加为多少？假设上顶板的压力传感器的示数是下底板的压力传感器示数的一半，试判断箱的运动 情况.要使上顶板的压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？17 .某同学在研究性学习中，为了了解高速电梯的工作情况，在上行的电梯内用台秤、 重物和停表记录不同时刻水平放置的台秤示数h 刚记录时电梯还未启动，他根据记录 描绘出了尸7图像如右图.g取lOm*.求：U）重物质量为多大2）电梯运行的最大速度多大3）电梯运行的总高度.美国密执安大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘NASA的飞艇参加了“微重力 学生飞行时机方案，飞行员将飞艇开到6000m的高空后，让飞艇由静止下落，以模 拟一种微重力的环境.下落过程飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍，这样，可以获 得持续25s之久的失重状态，大学生们就可以进行微重力影响的实验.紧接着飞艇又做 匀减速运动，假设飞艇离地面的高度不得低于500m.重力加速度g取10m/s2,试计算: 1）飞艇在25s内所下落的高度；2）在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力至少是其重力的多少倍.参考答案1. c【详解】A. 00.5h内，速度下潜增加，那么加速度方向也是向下的，即属于失重，A错误；B.在00.5h内，奋斗者号连同内部海水）的总质量为相，加速下潜，那么有奋斗者号的 重力大于浮力，即此时奋斗者号靠排水改变自身的重量，0.52.5h内，奋斗者号匀速下降，那么奋斗者号减小重 力到达平衡浮力，即奋斗者号所受浮力不等于mg, B错误；C.在00.5h内，奋斗者号连同内部海水）的总质量为2.53h内，奋斗者号减速下降, 那么浮力大于重力，奋斗者号靠排水改变自身的重量，那么此时总质量小于小，C正确； D.奋斗者号下潜的深度，图像和时间轴的面积表示下降的深度D错误。 应选C。2. C【详解】A.体重计示数增加了，说明人对体重计的压力增加了，但人的重力源自万有引力，不变， A错误；B.该同学对体重计的压力与体重计对该同学的支持力是相互作用力，根据牛顿第三定律， 等大、反向、共线，B错误；C.人的质量为60kg,向上加速的过程中体重计的示数为72kg,支持力等于压力，根据牛 顿第二定律，有 解得 向上，c正确；D.人处于超重状态，加速度向上，运动方向可能向上也可能向下，D错误。应选C。3. D【详解】电梯匀速上升和匀速下降时 电梯加速上升时解得电梯加速下降时解得所以，电梯加速下降时绳的拉力最小。应选D。4. D【详解】A.假设扶梯斜向上作匀加速运动，人有向上的加速度分量，人处于超重状态，所以人对踏 板的压力大于人的重力，故A错误；BD.由于人和梯做匀速运动，水平方向加速度为零，所以水平方向摩擦力为零，那么人只 受到重力和扶梯的支持力作用，故B错误，D正确；C.人的重力和人对踏板的压力作用对象不同，所以两个力不是一对平衡力，故C错误。 应选Do5. A【详解】该同学起立过程可以分为两个阶段，开始是静止到运动，后来是运动到静止。第一过程可以 看成是加速向上运动，所以有向上的加速度，是超重现象。该过程地面的支持力大于该同学 的重力。第二过程可以看成是减速向上运动，所以有向下的加速度，是失重现象。该过程地 面的支持力小于该同学的重力。脚对地面的压力与地面对脚的支持力为相互作用力。所以A 正确；BCD错误；应选AoD【详解】A.由于s，图象的斜率表示速度，由图可知在。九时间内速度增加，即乘客的加速度向 下运动，根据牛顿第二定律得解得处于失重状态，故A错误；B.在九亥时间内，sr图象的斜率保持不变，所以速度不变，即乘客匀速下降，那么F-mg故B错误；C.在看2时间内，S 1图象的斜率变小，所以速度减小，即乘客的减速下降，根据牛顿 第二定律得解得处于超重状态，故C错误，D正确。应选D。6. C【详解】由于两块砖只受重力，处于完全失重状态，两块砖之间没有弹力，也没有摩擦力；应选C。7. BD【详解】A.瓶子保持静止，受力平衡，对瓶子受力分析，受重力和竖直向上静摩擦力，二力平衡， 因而静摩擦力等于重力；握力增加后，瓶子掉不下，依然保持静止，静摩擦力还是等于重力, A错误；BC.无论是让可乐瓶竖直下落，还是平抛、斜抛和竖直上抛，加速度均为向下的g,水处 于完全失重状态，那么水在小孔处产生的压强为零，那么水不会从小孔中流出，故B正确, C错误；D.握力大，瓶子形变严重，瓶子掉不下，依然保持静止，故手对瓶作用力仍等于瓶子重力,D正确；应选BDo8. BC【详解】由G”图象知：九九时间内，人超重，具有向上的加速度，力72时间内，人匀速运动或静止, 亥13时间内，失重，具有向下的加速度，因此在%0，3时间内运动情况有可能是：先匀加速 上升，再匀速上升，后匀减速上升；也可能是：先匀减速下降，再静止，然后匀加速下降, 所以AD错误，BC正确。应选BCoBCD【详解】AB.运发动竖直起跳，由于本身就有水平初速度，所以运发动既参与了水平方向上的匀速 直线运动，又参与了竖直上抛运动.各分运动具有等时性，水平方向的分运动与滑板的运动