【同步導(dǎo)學(xué)】2012高中物理5.5練習(xí)滬科版必修1

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1、 2012 新課標(biāo)同步導(dǎo)學(xué)高一物理練習(xí)： 5.5 （滬科版必修 1） ( 本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁形式分冊裝訂！ ) 一、選擇題 1．在太空站的完全失重環(huán)境中，下列儀器中不能使用的有 ( ) A．天平 B．彈簧測力計 C．水銀溫度計 D ．水銀氣壓計 【解析】 彈簧測力計在完全失重的物理環(huán)境中，雖然不能用來測量物體的重力，但測其他的力 ( 如拉力 ) 還是可以用：水銀溫度計是利用熱脹冷縮的原理制成的，因此也可以用． 天平是利用力矩平衡原理，在完全失重的狀態(tài)下，放在天平內(nèi)的砝碼和物體都不會對天平托盤產(chǎn)生壓力，即不論天平左右托盤

2、中分別放質(zhì)量為多少千克的物體和砝碼，天平都能平衡，故失效，所以在完全失重的環(huán)境中，天平不能用． 水銀氣壓計是利用力的平衡原理，而此時水銀的重力不產(chǎn)生壓力，即不論氣體壓強為多少，都能使管中充滿水銀，故失效，也不能用． 【答案】 AD 2．如右 圖是我國“美男子”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 收的過程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗，下列說法正確的是 ( ) A 火箭加速上升時，宇航員處于失重狀態(tài) B．飛船加速下落時，宇航員處于失重狀態(tài) C．飛船落地前減速，宇航員對座

3、椅的壓力大于其重力 D．火箭上升的加速度逐漸減小時，宇航員對座椅的壓力小于其重力 【解析】 凡是加速度方向向上的即為超重，壓力大于重力， ACD項所述為超重狀態(tài)；加速度 方向向下的為失重，壓力小于重力， B 項所述為失重狀態(tài)． 【答案】 BC 3．在托 盤的盤內(nèi)固定一個傾角為 30的光滑斜面，現(xiàn)將一個重 4 N 的物體放在斜面上讓其自由下滑， 如右圖所示，那么磅秤示數(shù)比不放物體時增加 ( ) A． 2 N B．4 N C． 3 N D．5 N 【解析】 當(dāng)一個力不好求時，可根據(jù)牛頓第三定律，求它的反

4、作用力．物體自由下滑時， a ＝ gsin θ ＝ 5 m/s 2，所以 ay ＝ asin θ ＝2.5 m/s 2，所以 mg－ N＝ may，所以 N＝ 3 N ．由牛頓第 三定律得： N′＝ N＝ 3 N. 【答案】 C 用心 愛心 專心 - 1 - 4. 某人在地面上用彈簧測力計稱得其體重為 490 N．他將彈簧測力計移至電梯內(nèi)稱其體重， t 0 至 t 3 時間段內(nèi)， 彈簧測力計的示數(shù)如右圖所示， 電梯運行的 v－ t 圖可能是 ( 取電梯向上運動的方

5、 向為正 )( ) 【解析】 由 G－ t 圖象知： t 0－ t 1 時間內(nèi)， 具有向下的加速度， t 1～ t 2 時間內(nèi)勻速或靜止， t 2～ t 3 時間內(nèi)，具有向上的加速度，因此其運動情況可能是： 向上減速，靜止，向上加速 t 0～ t 3 時間內(nèi) ，故 A、D 正確． 向下加速，勻速，向下減速 【答案】 AD 5. 木箱內(nèi)裝一球，木箱的內(nèi)寬恰與球的直徑相等，如右圖所示，當(dāng)木箱以初速 v0 豎直上拋時， 上升過程中 ( ) A．空氣阻力不汁，則球?qū)ο卤?b 有壓力

6、 B．空氣阻力不計，則球?qū)ι媳?a 無壓力 C．有空氣阻力，則球?qū)ι媳?a 有壓力 D．有空氣阻力，則球?qū)ο卤?b 有壓力 【解析】 若不計空氣阻力，拋出去物體的加速度 a＝g，處于完全失重狀態(tài)，球與箱壁間無 作用力，若有空氣阻力，上升過程中，加速度 a＞ g，則球與上壁 a 有相互作用力． 【答案】 BC 6．如下圖所示，浸在水中的木球密度小于水的密度，且固定在輕彈簧的一端，彈簧的另一端 固定在容器底部，當(dāng)整個系統(tǒng)自由下落時，彈簧將 ( )

7、 用心 愛心 專心 - 2 - A．變長 B．不變 C．恢復(fù)原長 D．條件不足，無法判斷 【解析】 開始時由于浮力大于木球的重力，故彈簧伸長．當(dāng)系統(tǒng)自由下落時，處于完全失 重狀態(tài)，水對木球的浮力消失，故彈簧要恢復(fù)原狀， C 正確． 【答案】 C 7. 一條不可伸長的輕繩跨過質(zhì)量可忽略不計的定滑輪，繩的一端系一質(zhì)量是 m＝ 15 kg 的重物，

8、 1 重物靜止于地面上．有一質(zhì)量 m2＝ 10 kg 的猴子，從繩子另一端沿繩向上爬，如右圖所示．不 計滑輪摩擦，取 g＝ 10 m/s 2，在重物不離開地面的條件下，猴子向上爬的最大加速度為 ( ) A． 25 m/s 2 B．5 m/s 2 2 2 C． 10 m/s D．15 m/s 【解析】 根據(jù)題意可知，輕繩中的最大拉力為 F＝ m1g，根據(jù)牛頓第二定律有 F－m2g＝ m2amax， 解得猴子向上爬的最大加

9、速度為 5 m/s 2. 【答案】 B 二、非選擇題 8．某人在 ＝ 2 m/s 2 勻加速下降的升降機中最多能舉起 1＝ 75 kg 的物體，則此人在地面上 a m 最多可舉起多大質(zhì)量的物體？若此人在一勻加速上升的升降機中最多能舉起 m＝ 50 kg 的物 2 體，則此升降機上升的加速度為多大？ 2 ( g＝ 10 m/s )

10、 【解析】 設(shè)此人在地面上的最大“舉力”是 F，那么他在以不同的加速度運動的升降機中最大“舉力”仍為 F，以物體為研究對象進行受力分析，物體的受力示意圖如右圖所示，且物體運動的加速度和升降機相同． 用心 愛心 專心 - 3 - 當(dāng)升降機以加速度 a 1＝ 2 m/s 2 勻加速下降時，對物體有： 1 － ＝ 1 1， mg F ma F＝ m1( g－a1) ， 得 F＝75(10 － 2) N ＝ 600 N. 設(shè)人

11、在地面上最多可舉起質(zhì)量為 m0 的物體， F 600 則 F＝ m0g，m0＝ g＝ 10 kg ＝ 60 kg. 當(dāng)升降機以 a2 勻加速上升時，對物體有： F－ m2g＝ m2a2， a2＝ F－ g＝ m2 【答案】 60 kg 2 m/s 2 9.  600 － 10 m/s 2＝ 2 m/s 2 所以升降機勻速上升的加速度為2 m/s 2. 50 一個質(zhì)量是 50 kg 的人，站在豎直向上運動著的升降機的地板上，他看到升降機頂板

12、上懸吊 的彈簧測力計的示數(shù)是 40 N，而所掛重物的質(zhì)量為 10 kg ，如右圖所示，則這時人對升降機 地板的壓力為多大？ ( g 取 10 m/s 2) 【解析】 以重物為研究對象，受重力 mg( 豎直向下 ) 和彈簧測力計的拉力 F( 豎直向上 ) ．由 牛頓第三定律，拉力 F 的大小等于彈簧測力計的示數(shù) 40 N ，而物體重力 G＝ mg＝1010 N＝ 100 N ，大于 F，處于失重狀態(tài)，因此可推知升降機的加速度 a 的方向向下， 即升降機減速 上升，由牛頓第二定律 F 合＝ 得：

13、 ma mg－F 100－ 40 2 2 a＝ m ＝ 10 m/s ＝ 6 m/s 再以人為研究對象，人受到重力和升降機地板的支持力的作用 ( 分別用 Mg和 N來表示 ) ，由牛 頓第二定律有： Mg－ N＝ Ma. 所以 ＝ － ＝(50 10－506) N ＝ 200 N. N Mg Ma 由牛頓第三

14、定律可知， 人對升降機地板的壓力與升降機地板對人的支持力 N等大、反向，故 N′ 方向向下，大小為 ′＝ ＝ 200 N. N N 【答案】 200 N 10. 如右圖所示，一種巨型娛樂器械可以使人體驗超重和失重，一個可乘十多個人的環(huán)形座艙套 裝在豎直柱子上，由升降機送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下．落到一定位置時，制

15、動系統(tǒng)啟動，到地面時剛好停下．已知座艙開始下落時的高度為 76 m，當(dāng)落到離地面 28 m的 用心 愛心 專心 - 4 - 位置時開始制動，座艙均勻減速．若座艙中某人手托著重 50 N 的鉛球，當(dāng)座艙落到離地面50 m的位置時， 手的感覺如何？當(dāng)座艙落到地面 15 m的位置時， 手要用多大的力才能托住鉛球？ 【解析】 由題知座艙距地面 50 m 高時，升降機做自由落體運動，人手與手中的鉛球均處于 完全失重狀態(tài)，故球?qū)κ譄o作用力，人手無壓力的感覺． 又因座艙做勻減速運動時的加速度為： ＝ v2 ＝ 29.8

16、 48 m/s 2＝ 16.8 m/s 2，方向豎直向上．設(shè)手對鉛球的作用力為 ，由牛頓第 a 2 s 228 F 二定律得： F－ mg＝ ma，故 F＝ mg＋ma＝ 2.7 mg＝ 135 N. 【答案】 人手沒有壓力的感覺 手托鉛球的力 F＝ 135 N 11. 在 2008 年北京殘奧會開幕式上，運動員手拉繩索向上攀登，最終點燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運動員堅韌不拔的意志和自強不息的精神．為了探求上升過程中運動員與繩索和吊椅

17、間的作用，可將過程簡化．一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在 吊椅上的運動員拉住，如圖所示．設(shè)運動員的質(zhì)量為 65 kg ，吊椅的質(zhì)量為 15 kg ，不計定滑 輪與繩子間的摩擦，重力加速度取 g ＝ 10 m/s 2. 當(dāng)運動員與吊椅一起以加速度 ＝ 1 m/s 2 上升 a 時，試求 (1) 運動員豎直向下拉繩的力； (2) 運動員對吊椅的壓力． 【解析】 解法一： (1) 設(shè)運動員和吊椅的質(zhì)量分別為 M和 m，繩拉

18、運動員的力為 F. 以運動員 和吊椅整體為研究對象，受到重力的大小為( ＋ ) ，向上的拉力為 2 ，根據(jù)牛頓第二定律 M m g F 2F－ ( M＋ m) g＝ ( M＋ m) a F＝ 440 N 根據(jù)牛頓第三定律，運動員拉繩的力大小為 440 N ，方向豎直向下． (2) 以運動員為研究對象，運動員受到三個力的作用，重力大小 Mg，繩的拉力 F，吊椅對運動 員的支持力 N. 根據(jù)牛頓第二定律 F＋ N－Mg＝ Ma N＝ 75 N 根據(jù)牛頓第三定律，運動員對吊椅壓力大小為 275 N ，方

19、向豎直向下． 解法二：設(shè)運動員和吊椅的質(zhì)量分別為 M和 m；運動員豎直向下的拉力大小為 F，對吊椅的壓 力大小為 N. 根據(jù)牛頓第三定律，繩對運動員的拉力大小為 F，吊椅對運動員的支持力大小為 N. 分別以運 動員和吊椅為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律 F＋ N－Mg＝ Ma① F－ N－mg＝ ma② 由①②得 F＝ 440 N N＝ 275 N 【答案】 (1)440 N (2)275 N 12．如 用心 愛心 專心 - 5 -

20、 圖甲所示為學(xué)校操場上一質(zhì)量不計的豎直滑竿，滑竿上端固定，下端懸空．為了研究學(xué)生沿 竿的下滑情況，在竿頂部裝有一拉力傳感器，可顯示竿頂端所受拉力的大?。F(xiàn)有一學(xué)生 ( 可 視為質(zhì)點 ) 從上端由靜止開始滑下， 5 s 末滑到竿底時速度恰好為零，以學(xué)生開始下滑時刻為 計時起點，傳感器顯示的拉力隨時間變化情況如圖乙所示， g 取 10 m/s 2. 求： (1) 該學(xué)生下滑過程中的最大速率； (2) 滑竿的長． 乙 【解析】 (1) 根據(jù)圖象可知 0～ 1 s 內(nèi)，人向下做勻

21、加速運動，人對滑竿的作用力為 380 N ， 方向豎直向下，所以滑竿對人的作用力 F1 的大小為 380 N ，方向豎直向上． 以人為研究對象， 根據(jù)牛頓第二定律有： mg－ F1＝ ma1. ① 5 s 后靜止， m＝G/ g＝ 500/10 kg ＝50 kg. 1 s 末人的速度為： v1＝ a1t 1. ② 根據(jù)圖象可知 1 s 末到 5 s 末，人做勻減速運動， 5 s 末速度為零，所以人在 1 s 未速度達到 最大值，由①②式代入數(shù)值解得： v1＝2.4 m/s. 所以最大速度 vm＝ 2.4 m/s (2) 滑竿的長度

22、等于人在滑竿加速運動和減速運動通過的位移之和． 加速運動的位移 s1＝ 0＋ vm 0＋ 2.4 1 m＝ 1.2 m. 2 t 1＝ 2 減速運動的位移 s2＝ 0＋ vm 2.4 ＋ 0 2 t 2＝ 2 4 m＝ 4.8 m. 滑竿的總長度 L＝s1＋ s2＝ 1.2 m ＋ 4.8 m ＝6.0 m. 【答案】 (1)2.4 m/s (2)6.0 m 用心 愛心 專心 - 6 -