物理人教版必修1第四章第七節(jié)《用牛頓運動定律解決問題（二）》知能演練

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111 1．關(guān)于超重和失重，下列說法正確的是(　　) A．超重就是物體受到的重力增加了 B．失重就是物體受到的重力減少了 C．完全失重就是物體一點重力都沒有了 D．不論超重、失重或完全失重，物體所受的重力是不變的 答案：D 2．(原創(chuàng)題)下列說法正確的是(　　) A．體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài) B．蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài) C．舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi)處于超重狀態(tài) D．游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài) 解析：選B.從受力上看，失重物體所受合外力向下，超重物體所受合外力向上；從加速度上看，失重物體的加速度向下，而超重物體的加速度向上．A、C、D中的各運動員所受合外力為零，加速度為零，只有B中的運動員處于失重狀態(tài)． 3. (2010高考浙江卷)如圖4－7－6所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計空氣阻力)．下列說法正確的是(　　) 圖4－7－6 A．在上升和下降過程中A對B的壓力一定為零 B．上升過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力 C．下降過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力 D．在上升和下降過程中A對B的壓力等于A物體受到的重力 解析：選A.以A、B作為整體，上升過程只受重力作用，所以系統(tǒng)的加速度為g，方向豎直向下，故系統(tǒng)處于完全失重狀態(tài)，A、B之間無彈力作用，A正確、B錯．下降過程，A、B仍是處于完全失重狀態(tài)，A、B之間也無彈力作用，C、D錯．故選A. 4．在升降機內(nèi)，一人站在磅秤上，發(fā)現(xiàn)自己的體重減輕了20%，則下列判斷可能正確的是(g取10 m/s2)(　　) A．升降機以8 m/s2的加速度加速上升 B．升降機以2 m/s2的加速度加速下降 C．升降機以2 m/s2的加速度減速上升 D．升降機以8 m/s2的加速度減速下降 解析：選BC.人發(fā)現(xiàn)體重減輕，說明人處于失重狀態(tài)，加速度向下，由mg－FN＝ma，F(xiàn)N＝80% mg，故a＝0.2g＝2 m/s2，方向向下．升降機可能加速下降，也可能減速上升，故B、C正確． 5．在電梯中，把一重物置于水平臺秤上，臺秤與力傳感器相連，電梯先從靜止加速上升，然后又勻速運動一段時間，最后停止運動；傳感器的屏幕上顯示出其所受的壓力與時間的關(guān)系(FN－t)圖象，如圖4－7－7所示，則 圖4－7－7 (1)電梯在啟動階段經(jīng)歷了________s加速上升過程． (2)電梯的最大加速度是多少？(g取10 m/s2) 解析：(1)由題圖可知：電梯在啟動階段經(jīng)歷了4 s加速上升過程． (2)由牛頓第二定律可知：FN－mg＝ma am＝＝ m/s2＝6.7 m/s2. 答案：(1)4　(2)6.7 m/s2 一、單項選擇題 1．(改編題)2011年11月1日，我國“神舟八號”飛船成功發(fā)射，設(shè)近地加速時，飛船以5g的加速度勻加速上升，g為重力加速度，則質(zhì)量為m的科研設(shè)備對飛船底部的壓力為(　　) A．6mg　　　　　　　　　 B．5mg C．4mg D．mg 解析：選A.F＝m(g＋a)＝6mg. 圖4－7－8 2．如圖4－7－8所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵塊、質(zhì)量為m，整個裝置用輕繩懸掛在O點，在電磁鐵通電，鐵塊被吸引加速上升的過程中，輕繩上拉力F的大小為(　　) A．F＝mg B．Mg＜F＜(M＋m)g C．F＝(M＋m)g D．F＞(M＋m)g 解析：選D.電磁鐵通電后，鐵塊被吸引加速上升，可認(rèn)為A、B、C組成的系統(tǒng)重心加速上移，有向上的加速度，即整個系統(tǒng)處于超重狀態(tài)，則輕繩拉力F應(yīng)大于(M＋m)g. 3．一個同學(xué)站在體重計上稱體重，當(dāng)該同學(xué)靜止時體重計示數(shù)為600 N，現(xiàn)在該同學(xué)突然下蹲，則從開始下蹲到靜止全過程中體重計的示數(shù)(　　) A．一直大于600 N B．一直小于600 N C．先是大于600 N后小于600 N，最后等于600 N D．先是小于600 N后大于600 N，最后等于600 N 解析：選D.該同學(xué)下蹲全過程中，他先是加速向下后又減速向下運動，最后靜止，故他先是處于失重狀態(tài)，體重計示數(shù)小于重力600 N，后又處于超重狀態(tài)，體重計示數(shù)大于600 N，最后處于平衡狀態(tài)，體重計示數(shù)為600 N，D正確． 4. 圖4－7－9 如圖4－7－9所示，臺秤上放置盛水的杯，杯底用細(xì)線系一木質(zhì)小球，若細(xì)線突然斷裂，則在小木球上浮到水面的過程中，臺秤的示數(shù)將(　　) A．變小 B．變大 C．不變 D．無法判斷 解析：選A.將容器和木球視為整體，整體受臺秤豎直向上的支持力和豎直向下的重力．當(dāng)細(xì)線被剪斷后，其實際效果是：在木球向上加速運動的同時，木球上方與木球等體積的水球，將以同樣大小的加速度向下加速流動，從而填補了木球占據(jù)的空間，由于ρ水＞ρ木，水球的質(zhì)量大于木球的質(zhì)量，故木球和水組成系統(tǒng)的質(zhì)心有向下的加速度，整個系統(tǒng)將處于失重狀態(tài)，故臺秤的示數(shù)將變?。收_答案為A，B、C、D錯． 二、雙項選擇題 5．升降機中站在測力計上的人，發(fā)現(xiàn)測力計示數(shù)比自己的體重小，則(　　) A．人受到的重力減小了 B．人受到的重力不變 C．升降機可能正在加速上升 D．升降機可能正在加速下降 解析：選BD.測力計示數(shù)小于重力，說明人處于失重狀態(tài)．失重并不是重力減小了，而是“視重”減小，人的重力未變，A錯，B對．失重說明升降機的加速度方向向下，它可能加速向下運動，也可能減速向上運動，C錯，D對． 6．(2012湖北黃岡中學(xué)高一檢測)一種巨型娛樂器械可以讓人體驗超重和失重的感覺．一個可乘十多個人的環(huán)形座艙套在豎直柱子上，由升降機構(gòu)送上幾十米的高處，然后讓座艙自由下落．下落一定高度后，制動系統(tǒng)起動，座艙做減速運動，到地面時剛好停下．下列判斷正確的是(　　) A．座艙在自由下落的過程中人處于超重狀態(tài) B．座艙在自由下落的過程中人處于失重狀態(tài) C．座艙在減速運動的過程中人處于失重狀態(tài) D．座艙在減速運動的過程中人處于超重狀態(tài) 解析：選BD.人隨座艙自由下落時，加速度為重力加速度，座艙支持力為零，人處于完全失重狀態(tài)，A錯，B對；人隨座艙減速下降時，座艙支持力大于人的重力，人處于超重狀態(tài)，C錯，D對． 7．幾位同學(xué)為了探究電梯起動和制動時的運動狀態(tài)變化情況，他們將體重計放在電梯中，一位同學(xué)站在體重計上，然后乘坐電梯從1層直接到10層，之后又從10層直接回到1層．用照相機進行了相關(guān)記錄，如圖4－7－10所示．圖1為電梯靜止時體重計的照片，圖2、圖3、圖4和圖5分別為電梯運動過程中體重計的照片．根據(jù)照片推斷正確的是(　　) 圖4－7－10 A．根據(jù)圖2推斷電梯一定處于加速上升過程，電梯內(nèi)同學(xué)可能處于超重狀態(tài) B．根據(jù)圖3推斷電梯一定處于減速下降過程，電梯內(nèi)同學(xué)可能處于失重狀態(tài) C．根據(jù)圖4推斷電梯可能處于減速上升過程，電梯內(nèi)同學(xué)一定處于失重狀態(tài) D．根據(jù)圖5推斷電梯可能處于減速下降過程，電梯內(nèi)同學(xué)一定處于超重狀態(tài) 解析：選CD.由圖1可知該同學(xué)體重約為46 kg，圖2和圖5體重計的讀數(shù)約為50 kg，大于該同學(xué)體重，則一定具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，電梯可能加速向上，也可能減速向下運動，故A項錯、D項對．圖3和圖4中體重計讀數(shù)約為42 kg，小于該同學(xué)的體重，說明電梯具有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，可能是加速下降或減速上升運動，故B項錯、C項對．故選CD. 8. 圖4－7－11 原來做勻速運動的升降機內(nèi)有一被伸長彈簧拉住的具有一定質(zhì)量的物體A靜止在地板上，如圖4－7－11所示，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A突然被彈簧拉向右方．由此可判斷，此時升降機的運動可能是(　　) A．加速上升 B．減速上升 C．加速下降 D．減速下降 解析：選BC.當(dāng)升降機勻速運動時，地板給物體的靜摩擦力與彈簧的彈力平衡，且該靜摩擦力可能小于或等于最大靜摩擦力．當(dāng)升降機有向下的加速度時，必然會減小物體對地板的正壓力，也就減小了最大靜摩擦力，這時的最大靜摩擦力小于電梯勻速運動時的靜摩擦力，而彈簧的彈力又未改變，故只有在這種情況下A才可能被拉向右方．四個選項中B、C兩種情況電梯的加速度是向下的． 圖4－7－12 9．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，t0至t3時間段內(nèi)彈簧測力計的示數(shù)如圖4－7－12所示，電梯運行的v－t圖可能是(取電梯向上運動的方向為正)(　　) 圖4－7－13 解析：選AD.由F－t圖象知：t0～t1時間內(nèi)，具有向下的加速度，t1～t2時間內(nèi)勻速或靜止，t2～t3時間內(nèi)，具有向上的加速度，因此其運動情況可能是：t0～t3時間內(nèi) ，故A、D正確． 10. 圖4－7－14 (2012北京四中高一期中)某同學(xué)站在電梯底板上，利用速度傳感器和計算機研究一觀光電梯升降過程中的情況，如圖4－7－14所示的v－t圖象是計算機顯示的觀光電梯在某一段時間內(nèi)速度變化的情況(向上為正方向)．根據(jù)圖象提供的信息，可以判斷下列說法中正確的是(　　) A．在0～5 s內(nèi)，觀光電梯在加速上升，該同學(xué)處于失重狀態(tài) B．在5 s～10 s內(nèi)，該同學(xué)對電梯底板的壓力大小等于他所受的重力大小 C．在10 s～20 s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，該同學(xué)處于失重狀態(tài) D．在20 s～25 s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，該同學(xué)處于失重狀態(tài) 解析：選BD.A項，加速度向上，超重，錯誤；B項，勻速運動，壓力等于重力，正確；C項，電梯在勻減速上升，加速度向下，失重，錯誤；D項，加速下降，失重，正確． 三、非選擇題 圖4－7－15 11．一個質(zhì)量是50 kg的人站在升降機的地板上，升降機的頂部懸掛了一個彈簧測力計，彈簧測力計下面掛著一個質(zhì)量為5 kg的物體A，當(dāng)升降機向上運動時，他看到彈簧測力計的示數(shù)為40 N，如圖4－7－15所示，g取10 m/s2，求此時人對地板的壓力． 解析：以A為研究對象，對A進行受力分析如圖所示． 選向下的方向為正方向，由牛頓第二定律可得 mAg－FT＝mAa， 所以a＝ ＝ m/s2 ＝2 m/s2. 再以人為研究對象，他受到向下的重力mg和地板的支持力FN. 仍選向下的方向為正方向，同樣由牛頓第二定律可得方程m人g－FN＝m人 a， 所以FN＝m人 g－m人 a ＝50(10－2) N＝400 N. 則由牛頓第三定律可知，人對地板的壓力為400 N，方向豎直向下． 答案：400 N　豎直向下 12．宇宙飛船點火發(fā)射時，飛船處于一個加速過程，在加速過程中宇航員處于超重狀態(tài)．人們把這種狀態(tài)下宇航員對座椅的壓力FN與靜止在地球表面時的重力mg的比值k＝稱為耐受力值．假設(shè)宇航員甲和乙在超重狀態(tài)下的耐受力值的最大值分別為k＝8和k＝7，已知地球表面重力加速度g＝9.8 m/s2，試求飛船帶著這兩名宇航員豎直向上發(fā)射時的加速度a的最大值為多少？ 解析：以宇航員為研究對象，其受重力mg、座椅對他的支持力FN′作用，根據(jù)牛頓第三定律有FN′＝FN 根據(jù)牛頓第二定律有FN′－mg＝ma 又由題意可得k＝ 由以上各式解得a＝(k－1)g 為保證兩名宇航員在豎直向上發(fā)射時不超過其耐受力值，k應(yīng)取較小的值，于是a＝(7－1)9.8 m/s2＝58.8 m/s2. 答案：58.8 m/s2. 111