秋人教版高一物理《超重和失重》同步练习题卷.docx
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秋人教版高一物理《超重和失重》同步练习题卷
超重和失重
一、选择题
1.图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备,图乙为150kg的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像,g取10m/s2,下列判断正确的是( )
甲 乙
A.前10s的悬线的拉力恒为1500N
B.46s末塔吊的材料离地面的距离为22m
C.0~10s材料处于失重状态
D.在30~36s钢索最容易发生断裂
2.(多选)如图所示,小球A放在真空容器B内,小球的直径恰好等于正方体B的边长,将它们以初速度v0竖直上抛,A、B一起上升的过程中,下列说法正确的是( )
A.若不计空气阻力,A、B间一定没有弹力
B.若不计空气阻力,A、B间一定有弹力
C.若考虑空气阻力,A对B的上板一定有压力
D.若考虑空气阻力,A对B的下板一定有压力
3.如图所示,小车上有一个定滑轮,跨过定滑轮的绳一端系一小球,另一端系在弹簧测力计上,弹簧测力计下端固定在小车上.开始时小车处于静止状态.当小车沿水平方向运动时,小球恰能稳定在图中虚线位置,下列说法正确的是( )
A.小球处于超重状态,小车对地面的压力大于系统的总重力
B.小球处于失重状态,小车对地面的压力小于系统的总重力
C.弹簧测力计的示数大于小球的重力,但小球既不超重也不失重
D.弹簧测力计的示数大于小球的重力,小车一定向右匀加速运动
4.若货物随升降机运动的vt图像如图所示(竖直向上为正),则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是图中的( )
5.(多选)如图是娱乐节目中设计的“导师战车”.当坐在战车中的导师按下按钮时,战车就由静止开始沿长10m的倾斜直轨道向下运动;某时刻开始减速,到达站在轨道末端的学员面前时,恰好静止,整个过程历时4s.将加速、减速过程分别视为匀变速直线运动,则( )
A.战车运动过程中导师先失重后超重
B.战车运动过程中所受外力不变
C.战车加速过程中的加速度一定等于减速过程中的加速度
D.战车运动过程中的最大速度为5m/s
6.如图所示,在台秤的托盘上放一个支架,支架上固定一电磁铁A,电磁铁A的正下方有一铁块B,电磁铁A不通电时,台秤的示数为G.某时刻接通电源,在铁块B被吸引起来的过程中,台秤的示数将( )
A.不变 B.变大
C.变小D.忽大忽小
7.(多选)在太空空间站中,一切物体均处于完全失重状态,下列测量中,仪器能正常使用的是( )
A.用弹簧测力计测物体的重力
B.用弹簧测力计测拉力
C.用天平测物体的质量
D.用温度计测物体的温度
8.(多选)如图是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景,宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验,下列说法正确的是( )
A.火箭加速上升时,宇航员处于失重状态
B.飞船加速下落时,宇航员处于失重状态
C.飞船落地前减速,宇航员对座椅的压力大于其重力
D.火箭上升的加速度逐渐减小时,宇航员对座椅的压力小于其重力
9.如图所示,金属小桶侧面有一小孔A,当桶内盛水时,水会从小孔A中流出.如果让装满水的小桶自由下落,不计空气阻力,则在小桶自由下落过程中( )
A.水继续以相同的速度从小孔中喷出
B.水不再从小孔喷出
C.水将以更大的速度喷出
D.水将以较小的速度喷出
10.(多选)如图甲所示,竖直电梯中质量为m的物体置于压力传感器P上,电脑可描绘出物体对P的压力F随时间的变化图线;图乙中K、L、M、N四条图线是电梯在四种运动状态下由电脑获得的Ft图线,由图线分析电梯的运动情况,下列结论中正确的是( )
A.由图线K可知,此时电梯一定处于匀加速上升状态
B.由图线L可知,此时电梯的加速度大小一定等于g
C.由图线M可知,此时电梯一定处于静止状态
D.由图线N可知,此时电梯加速度的方向一定先向上后向下
二、非选择题
11.竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一只弹簧测力计,如图所示.弹簧测力计的钩上悬挂一个质量m=4kg的物体,试分析下列各种情况下电梯具体的运动(g取10m/s2):
(1)当弹簧测力计的示数T1=40N,且保持不变;
(2)当弹簧测力计的示数T2=32N,且保持不变;
(3)当弹簧测力计的示数T3=44N,且保持不变.(弹簧均处于伸长状态)
12.(12分)一质量为m=40kg的小孩站在电梯内的体重计上.电梯从t=0时刻由静止开始上升,在0到6s内体重计示数F的变化如图所示.试问:
在这段时间内电梯上升的高度是多少?
(g取10m/s2)
13.(14分)太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境,人类可以利用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体,生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝.假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动,飞船由6000m的高空静止下落,可以获得持续25s之久的失重状态,你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验,已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍,重力加速度g取10m/s2,试求:
(1)飞船在失重状态下的加速度大小;
(2)飞船在微重力状态中下落的距离.
参考答案
一、选择题
1.图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备,图乙为150kg的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像,g取10m/s2,下列判断正确的是( )
甲 乙
A.前10s的悬线的拉力恒为1500N
B.46s末塔吊的材料离地面的距离为22m
C.0~10s材料处于失重状态
D.在30~36s钢索最容易发生断裂
B [由图可知前10s内材料的加速度a=0.1m/s2,由F-mg=ma可解得悬线的拉力为1515N,选项A错误.由图像面积可得整个过程材料上升的高度是28m,下降的高度为6m,46s末塔吊的材料离地面的距离为22m,选项B正确.0~10s材料加速度向上,材料处于超重状态,F>mg,钢索最容易发生断裂,选项C错误.因30~36s材料加速度向下,材料处于失重状态,F 2.(多选)如图所示,小球A放在真空容器B内,小球的直径恰好等于正方体B的边长,将它们以初速度v0竖直上抛,A、B一起上升的过程中,下列说法正确的是( ) A.若不计空气阻力,A、B间一定没有弹力 B.若不计空气阻力,A、B间一定有弹力 C.若考虑空气阻力,A对B的上板一定有压力 D.若考虑空气阻力,A对B的下板一定有压力 AC [若不计空气阻力,整体做竖直上抛运动,处于完全失重状态,则A对B没有压力,B对A也没有支持力,故A正确,B错误;若考虑空气阻力,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律得: 上升过程加速度大于g,再以球A为研究对象,根据牛顿第二定律分析: A受到的合力大于重力,A除受到重力外,还应受到向下的压力,因此B对A的压力向下,即A对B的上板一定有压力,C正确,D错误.] 3.如图所示,小车上有一个定滑轮,跨过定滑轮的绳一端系一小球,另一端系在弹簧测力计上,弹簧测力计下端固定在小车上.开始时小车处于静止状态.当小车沿水平方向运动时,小球恰能稳定在图中虚线位置,下列说法正确的是( ) A.小球处于超重状态,小车对地面的压力大于系统的总重力 B.小球处于失重状态,小车对地面的压力小于系统的总重力 C.弹簧测力计的示数大于小球的重力,但小球既不超重也不失重 D.弹簧测力计的示数大于小球的重力,小车一定向右匀加速运动 C [小球稳定在题图中虚线位置,则小球和小车有相同的加速度,且加速度水平向右,故小球既不超重也不失重,小车既可以向右做匀加速运动,也可以向左做匀减速运动,故选项C正确.] 4.若货物随升降机运动的vt图像如图所示(竖直向上为正),则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是图中的( ) B [根据vt图像可知电梯的运动情况: 加速下降→匀速下降→减速下降→加速上升→匀速上升→减速上升,根据牛顿第二定律F-mg=ma可判断支持力F的变化情况: 失重→等于重力→超重→超重→等于重力→失重,故选项B正确.] 5.(多选)如图是娱乐节目中设计的“导师战车”.当坐在战车中的导师按下按钮时,战车就由静止开始沿长10m的倾斜直轨道向下运动;某时刻开始减速,到达站在轨道末端的学员面前时,恰好静止,整个过程历时4s.将加速、减速过程分别视为匀变速直线运动,则( ) A.战车运动过程中导师先失重后超重 B.战车运动过程中所受外力不变 C.战车加速过程中的加速度一定等于减速过程中的加速度 D.战车运动过程中的最大速度为5m/s AD [“导师战车”沿斜面先加速后减速,战车上的导师先失重后超重,A正确;战车所受的合外力先沿斜面向下后沿斜面向上,外力不同,B错误;因不知加速和减速的时间关系,故不能判断两个过程中加速度的大小关系,C错误;设最大速度为vm,则整个过程的平均速度为 ,由 t=x可得vm=5m/s,D正确.] 6.如图所示,在台秤的托盘上放一个支架,支架上固定一电磁铁A,电磁铁A的正下方有一铁块B,电磁铁A不通电时,台秤的示数为G.某时刻接通电源,在铁块B被吸引起来的过程中,台秤的示数将( ) A.不变 B.变大 C.变小D.忽大忽小 B [很多同学认为,当铁块B被吸起时脱离台秤,所以对台秤的压力消失,台秤的示数减小,从而错选C.其实,铁块B被吸起的过程是铁块B加速上升的过程,处于超重状态,即整体处于超重状态,所以整体对托盘的压力大于整体的重力.故选项B正确.] 7.(多选)在太空空间站中,一切物体均处于完全失重状态,下列测量中,仪器能正常使用的是( ) A.用弹簧测力计测物体的重力 B.用弹簧测力计测拉力 C.用天平测物体的质量 D.用温度计测物体的温度 BD [物体处于完全失重状态,一切由重力产生的现象都会消失,当物体挂在弹簧测力计下端时,物体对弹簧测力计的拉力为零,所以不能用它来测物体的重力,将物体和砝码分别放在天平左右两盘时,对盘的压力均为零,所以不能用它来测量物体的质量,所以A、C错误;弹簧测力计的工作原理是弹簧的拉力与弹簧伸长的长度成正比,温度计是根据物体的热胀冷缩的原理工作的,这些都与物体的重力无关,所以B、D正确.] 8.(多选)如图是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景,宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验,下列说法正确的是( ) A.火箭加速上升时,宇航员处于失重状态 B.飞船加速下落时,宇航员处于失重状态 C.飞船落地前减速,宇航员对座椅的压力大于其重力 D.火箭上升的加速度逐渐减小时,宇航员对座椅的压力小于其重力 BC [火箭加速上升时,加速度方向向上,宇航员处于超重状态,故A错误;飞船加速下落时,加速度方向向下,宇航员处于失重状态,故B正确;飞船在落地前减速,加速度方向向上,宇船员处于超重状态,宇航员对座椅的压力大于其重力,故C正确;火箭向上加速时,由牛顿第二定律知F=mg+ma,虽然加速度减小,但宇航员对座椅的压力仍大于重力,故D错误.] 9.如图所示,金属小桶侧面有一小孔A,当桶内盛水时,水会从小孔A中流出.如果让装满水的小桶自由下落,不计空气阻力,则在小桶自由下落过程中( ) A.水继续以相同的速度从小孔中喷出 B.水不再从小孔喷出 C.水将以更大的速度喷出 D.水将以较小的速度喷出 B [水桶自由下落,处于完全失重状态,故其中的水也处于完全失重状态,对容器壁无压力,故水不会流出,故选B.] 10.(多选)如图甲所示,竖直电梯中质量为m的物体置于压力传感器P上,电脑可描绘出物体对P的压力F随时间的变化图线;图乙中K、L、M、N四条图线是电梯在四种运动状态下由电脑获得的Ft图线,由图线分析电梯的运动情况,下列结论中正确的是( ) A.由图线K可知,此时电梯一定处于匀加速上升状态 B.由图线L可知,此时电梯的加速度大小一定等于g C.由图线M可知,此时电梯一定处于静止状态 D.由图线N可知,此时电梯加速度的方向一定先向上后向下 BD [由图乙可知,图线M的支持力等于重力,电梯可能处于静止也可能处于匀速直线运动状态,C错误;图线L的支持力FN=2mg,由FN-mg=ma可知,电梯的加速度a=g方向竖直向上,B正确;由图线K可知,物体对P的压力大于重力且逐渐增大,电梯的加速度一定方向竖直向上且越来越大,A错误;由图线N可知,物体对P的压力先大于mg,后小于mg,故电梯的加速度方向先竖直向上后竖直向下,D正确.] 二、非选择题 11.竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一只弹簧测力计,如图所示.弹簧测力计的钩上悬挂一个质量m=4kg的物体,试分析下列各种情况下电梯具体的运动(g取10m/s2): (1)当弹簧测力计的示数T1=40N,且保持不变; (2)当弹簧测力计的示数T2=32N,且保持不变; (3)当弹簧测力计的示数T3=44N,且保持不变.(弹簧均处于伸长状态) [解析] (1)当T1=40N时,根据牛顿第二定律T1-mg=ma1,解得这时电梯的加速度a1= = m/s2=0m/s2,由此可见电梯处于静止或匀速直线运动状态. (2)当T2=32N时,根据牛顿第二定律T2-mg=ma2,这时电梯的加速度a2= = m/s2=-2m/s2,即电梯的加速度方向竖直向下,电梯加速下降或减速上升. (3)当T3=44N时,根据牛顿第二定律T3-mg=ma3,这时电梯的加速度 a3= = m/s2=1m/s2 即电梯的加速度方向竖直向上,电梯加速上升或减速下降. [答案] (1)静止或匀速直线运动状态 (2)加速下降或减速上升 (3)加速上升或减速下降 12.(12分)一质量为m=40kg的小孩站在电梯内的体重计上.电梯从t=0时刻由静止开始上升,在0到6s内体重计示数F的变化如图所示.试问: 在这段时间内电梯上升的高度是多少? (g取10m/s2) [解析] 由题图可知,在t=0到t1=2s的时间内,体重计的示数大于mg,故电梯应做向上的加速运动.设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F1,电梯及小孩的加速度为a1,由牛顿第二定律得: F1-mg=ma1 在这段时间内电梯上升的高度h1= a1t 在t1=2s到t2=5s的时间内,体重计的示数等于mg,故电梯应匀速上升,速度为t1时刻电梯的速度,即v1=a1t1, 在这段时间内电梯上升的高度h2=v1(t2-t1). 在t2=5s到t3=6s的时间内,体重计的示数小于mg,故电梯做向上的减速运动.设这段时间内体重计作用于小孩的力为F2,电梯及小孩的加速度为a2,由牛顿第二定律得: mg-F2=ma2 在这段时间内电梯上升的高度 h3=v1(t3-t2)- a2(t3-t2)2 电梯上升的总高度h=h1+h2+h3 由以上各式和题中的数据,解得h=9m. [答案] 9m 13.(14分)太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境,人类可以利用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体,生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝.假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动,飞船由6000m的高空静止下落,可以获得持续25s之久的失重状态,你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验,已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍,重力加速度g取10m/s2,试求: (1)飞船在失重状态下的加速度大小; (2)飞船在微重力状态中下落的距离. [解析] (1)设飞船在失重状态下的加速度为a,由牛顿第二定律得mg-Ff=ma 又Ff=0.04mg 即mg-0.04mg=ma 解得a=9.6m/s2. (2)由s= at2得 s= ×9.6×252m=3000m. [答案] (1)9.6m/s2 (2)3000m
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