課時分層作業(yè)(十七)超重和失重[合格基礎(chǔ)練](時間：15分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．(多選)如圖是娛樂節(jié)目中設(shè)計的“導(dǎo)師戰(zhàn)車”．當(dāng)坐在戰(zhàn)車中的導(dǎo)師按下按鈕時，戰(zhàn)車就由靜止開始沿長10m的傾斜直軌道向下運(yùn)動；某時刻開始減速，到達(dá)站在軌道末端的學(xué)員面前時，恰好靜止，整個過程歷時4s．將加速、減速過程分別視為勻變速直線運(yùn)動，則()A．戰(zhàn)車運(yùn)動過程中導(dǎo)師先失重后超重B．戰(zhàn)車運(yùn)動過程中所受外力不變C．戰(zhàn)車加速過程中的加速度一定等于減速過程中的加速度D．戰(zhàn)車運(yùn)動過程中的最大速度為5m/sAD[“導(dǎo)師戰(zhàn)車”沿斜面先加速后減速，戰(zhàn)車上的導(dǎo)師先失重后超重，A正確；戰(zhàn)車所受的合外力先沿斜面向下后沿斜面向上，外力不同，B錯誤；因不知加速和減速的時間關(guān)系，故不能判斷兩個過程中加速度的大小關(guān)系，C錯誤；設(shè)最大速度為vm，則整個過程的平均速度為eq\f(vm,2)，由eq\f(vm,2)t＝x可得vm＝5m/s，D正確．]2．如圖所示，在臺秤的托盤上放一個支架，支架上固定一電磁鐵A，電磁鐵A的正下方有一鐵塊B，電磁鐵A不通電時，臺秤的示數(shù)為G.某時刻接通電源，在鐵塊B被吸引起來的過程中，臺秤的示數(shù)將()A．不變 B．變大C．變小 D．忽大忽小B[很多同學(xué)認(rèn)為，當(dāng)鐵塊B被吸起時脫離臺秤，所以對臺秤的壓力消失，臺秤的示數(shù)減小，從而錯選C.其實(shí)，鐵塊B被吸起的過程是鐵塊B加速上升的過程，處于超重狀態(tài)，即整體處于超重狀態(tài)，所以整體對托盤的壓力大于整體的重力．故選項(xiàng)B正確．]3．(多選)在太空空間站中，一切物體均處于完全失重狀態(tài)，下列測量中，儀器能正常使用的是()A．用彈簧測力計測物體的重力B．用彈簧測力計測拉力C．用天平測物體的質(zhì)量D．用溫度計測物體的溫度BD[物體處于完全失重狀態(tài)，一切由重力產(chǎn)生的現(xiàn)象都會消失，當(dāng)物體掛在彈簧測力計下端時，物體對彈簧測力計的拉力為零，所以不能用它來測物體的重力，將物體和砝碼分別放在天平左右兩盤時，對盤的壓力均為零，所以不能用它來測量物體的質(zhì)量，所以A、C錯誤；彈簧測力計的工作原理是彈簧的拉力與彈簧伸長的長度成正比，溫度計是根據(jù)物體的熱脹冷縮的原理工作的，這些都與物體的重力無關(guān)，所以B、D正確．]4．(多選)如圖是我國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(yàn)，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BC[火箭加速上升時，加速度方向向上，宇航員處于超重狀態(tài)，故A錯誤；飛船加速下落時，加速度方向向下，宇航員處于失重狀態(tài)，故B正確；飛船在落地前減速，加速度方向向上，宇船員處于超重狀態(tài)，宇航員對座椅的壓力大于其重力，故C正確；火箭向上加速時，由牛頓第二定律知F＝mg＋ma，雖然加速度減小，但宇航員對座椅的壓力仍大于重力，故D錯誤．]5．如圖所示，金屬小桶側(cè)面有一小孔A，當(dāng)桶內(nèi)盛水時，水會從小孔A中流出．如果讓裝滿水的小桶自由下落，不計空氣阻力，則在小桶自由下落過程中()A．水繼續(xù)以相同的速度從小孔中噴出B．水不再從小孔噴出C．水將以更大的速度噴出D．水將以較小的速度噴出B[水桶自由下落，處于完全失重狀態(tài)，故其中的水也處于完全失重狀態(tài)，對容器壁無壓力，故水不會流出，故選B.]6．(多選)如圖甲所示，豎直電梯中質(zhì)量為m的物體置于壓力傳感器P上，電腦可描繪出物體對P的壓力F隨時間的變化圖線；圖乙中K、L、M、N四條圖線是電梯在四種運(yùn)動狀態(tài)下由電腦獲得的F-t圖線，由圖線分析電梯的運(yùn)動情況，下列結(jié)論中正確的是()A．由圖線K可知，此時電梯一定處于勻加速上升狀態(tài)B．由圖線L可知，此時電梯的加速度大小一定等于gC．由圖線M可知，此時電梯一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D．由圖線N可知，此時電梯加速度的方向一定先向上后向下BD[由圖乙可知，圖線M的支持力等于重力，電梯可能處于靜止也可能處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，C錯誤；圖線L的支持力FN＝2mg，由FN－mg＝ma可知，電梯的加速度a＝g方向豎直向上，B正確；由圖線K可知，物體對P的壓力大于重力且逐漸增大，電梯的加速度一定方向豎直向上且越來越大，A錯誤；由圖線N可知，物體對P的壓力先大于mg，后小于mg，故電梯的加速度方向先豎直向上后豎直向下，D正確．]二、非選擇題(14分)7．豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一只彈簧測力計，如圖所示．彈簧測力計的鉤上懸掛一個質(zhì)量m＝4kg的物體，試分析下列各種情況下電梯具體的運(yùn)動(g取10m/s2)：(1)當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)T1＝40N，且保持不變；(2)當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)T2＝32N，且保持不變；(3)當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)T3＝44N，且保持不變．(彈簧均處于伸長狀態(tài))[解析](1)當(dāng)T1＝40N時，根據(jù)牛頓第二定律T1－mg＝ma1，解得這時電梯的加速度a1＝eq\f(T1－mg,m)＝eq\f(40－4×10,4)m/s2＝0m/s2，由此可見電梯處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)．(2)當(dāng)T2＝32N時，根據(jù)牛頓第二定律T2－mg＝ma2，這時電梯的加速度a2＝eq\f(T2－mg,m)＝eq\f(32－40,4)m/s2＝－2m/s2，即電梯的加速度方向豎直向下，電梯加速下降或減速上升．(3)當(dāng)T3＝44N時，根據(jù)牛頓第二定律T3－mg＝ma3，這時電梯的加速度a3＝eq\f(T3－mg,m)＝eq\f(44－40,4)m/s2＝1m/s2即電梯的加速度方向豎直向上，電梯加速上升或減速下降．[答案](1)靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)(2)加速下降或減速上升(3)加速上升或減速下降[等級過關(guān)練](時間：25分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．圖甲中的塔吊是現(xiàn)代工地必不可少的建筑設(shè)備，圖乙為150kg的建筑材料被吊車豎直向上提升過程的簡化運(yùn)動圖像，g取10m/s2，下列判斷正確的是()甲乙A．前10s的懸線的拉力恒為1500NB．46s末塔吊的材料離地面的距離為22mC．0～10s材料處于失重狀態(tài)D．在30～36s鋼索最容易發(fā)生斷裂B[由圖可知前10s內(nèi)材料的加速度a＝0.1m/s2，由F－mg＝ma可解得懸線的拉力為1515N，選項(xiàng)A錯誤．由圖像面積可得整個過程材料上升的高度是28m，下降的高度為6m,46s末塔吊的材料離地面的距離為22m，選項(xiàng)B正確.0～10s材料加速度向上，材料處于超重狀態(tài)，F(xiàn)>mg，鋼索最容易發(fā)生斷裂，選項(xiàng)C錯誤．因30～36s材料加速度向下，材料處于失重狀態(tài)，F(xiàn)<mg，在30～36s鋼索最不容易發(fā)生斷裂，選項(xiàng)D錯誤．]2．(多選)如圖所示，小球A放在真空容器B內(nèi)，小球的直徑恰好等于正方體B的邊長，將它們以初速度v0豎直上拋，A、B一起上升的過程中，下列說法正確的是()A．若不計空氣阻力，A、B間一定沒有彈力B．若不計空氣阻力，A、B間一定有彈力C．若考慮空氣阻力，A對B的上板一定有壓力D．若考慮空氣阻力，A對B的下板一定有壓力AC[若不計空氣阻力，整體做豎直上拋運(yùn)動，處于完全失重狀態(tài)，則A對B沒有壓力，B對A也沒有支持力，故A正確，B錯誤；若考慮空氣阻力，以整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得：上升過程加速度大于g，再以球A為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律分析：A受到的合力大于重力，A除受到重力外，還應(yīng)受到向下的壓力，因此B對A的壓力向下，即A對B的上板一定有壓力，C正確，D錯誤．]3．如圖所示，小車上有一個定滑輪，跨過定滑輪的繩一端系一小球，另一端系在彈簧測力計上，彈簧測力計下端固定在小車上．開始時小車處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)小車沿水平方向運(yùn)動時，小球恰能穩(wěn)定在圖中虛線位置，下列說法正確的是()A．小球處于超重狀態(tài)，小車對地面的壓力大于系統(tǒng)的總重力B．小球處于失重狀態(tài)，小車對地面的壓力小于系統(tǒng)的總重力C．彈簧測力計的示數(shù)大于小球的重力，但小球既不超重也不失重D．彈簧測力計的示數(shù)大于小球的重力，小車一定向右勻加速運(yùn)動C[小球穩(wěn)定在題圖中虛線位置，則小球和小車有相同的加速度，且加速度水平向右，故小球既不超重也不失重，小車既可以向右做勻加速運(yùn)動，也可以向左做勻減速運(yùn)動，故選項(xiàng)C正確．]4．若貨物隨升降機(jī)運(yùn)動的v-t圖像如圖所示(豎直向上為正)，則貨物受到升降機(jī)的支持力F與時間t關(guān)系的圖像可能是圖中的()B[根據(jù)v-t圖像可知電梯的運(yùn)動情況：加速下降→勻速下降→減速下降→加速上升→勻速上升→減速上升，根據(jù)牛頓第二定律F－mg＝ma可判斷支持力F的變化情況：失重→等于重力→超重→超重→等于重力→失重，故選項(xiàng)B正確．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)一質(zhì)量為m＝40kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計上．電梯從t＝0時刻由靜止開始上升，在0到6s內(nèi)體重計示數(shù)F的變化如圖所示．試問：在這段時間內(nèi)電梯上升的高度是多少？(g取10m/s2)[解析]由題圖可知，在t＝0到t1＝2s的時間內(nèi)，體重計的示數(shù)大于mg，故電梯應(yīng)做向上的加速運(yùn)動．設(shè)在這段時間內(nèi)體重計作用于小孩的力為F1，電梯及小孩的加速度為a1，由牛頓第二定律得：F1－mg＝ma1在這段時間內(nèi)電梯上升的高度h1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)在t1＝2s到t2＝5s的時間內(nèi)，體重計的示數(shù)等于mg，故電梯應(yīng)勻速上升，速度為t1時刻電梯的速度，即v1＝a1t1，在這段時間內(nèi)電梯上升的高度h2＝v1(t2－t1)．在t2＝5s到t3＝6s的時間內(nèi)，體重計的示數(shù)小于mg，故電梯做向上的減速運(yùn)動．設(shè)這段時間內(nèi)體重計作用于小孩的力為F2，電梯及小孩的加速度為a2，由牛頓第二定律得：mg－F2＝ma2在這段時間內(nèi)電梯上升的高度h3＝v1(t3－t2)－eq\f(1,2)a2(t3－t2)2電梯上升的總高度h＝h1＋h2＋h3由以上各式和題中的數(shù)據(jù)，解得h＝9m.[答案]9m6．(14分)太空是一個微重力、高真空、強(qiáng)輻射的環(huán)境，人類可以利用這樣的天然實(shí)驗(yàn)室制造出沒有內(nèi)部缺陷的晶體，生產(chǎn)出能承受強(qiáng)大拉力的細(xì)如蠶絲的金屬絲．假如未來的某天你乘坐飛船進(jìn)行“微重力的體驗(yàn)”行動，飛船由6000m的高空靜止下落，可以獲得持續(xù)25s之久的失重狀態(tài)，你在這段時間里可以進(jìn)行關(guān)于微重力影響的實(shí)驗(yàn)，已知下落的