1、第 5 节 超重与失重 1.关于超重与失重,下列说法正确的是()A.电梯在上升时,物体总是处于超重状态 B.电梯在下降时,物体总是处于失重状态 C.在超重现象中,物体的重力增大 D.在超重和失重现象中,物体的重力均不变 答案 D 超重和失重只和加速度的方向有关,而且在超失重的现象中重力不变。2.女子十米台跳水比赛中,运动员从跳台斜向上跳起,一段时间后落入水中,如图所示。不计空气阻力,下列说法正确的是 ()A.她在空中上升过程中处于超重状态 B.她上升到最高点时的加速度大小为零 C.她即将入水时的速度为整个跳水过程中的最大速度 D.入水过程中,水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小 答案 D
2、女子在空中上升的过程中,只受到重力作用,此时加速度等于 g,方向竖直向下,则处于完全失重状态,入水过程中,水对她的作用力与她对水的作用力大小相等。3.我国发射的“神舟七号”宇宙飞船的返回舱在重返大气层时,速度可达几千米每秒,为保证返回舱安全着陆,在即将落地时要利用制动火箭使返回舱减速到某一安全值,在这段时间内()A.飞船处于失重状态 B.飞船处于平衡状态 C.宇航员受到的重力变小 D.宇航员受到的重力小于返回舱对他的支持力 答案 D 即将落地时要利用制动火箭使返回舱减速到某一安全值,由此可知,此时的飞船具有向上的加速度,所以是处于超重状态,无论处于超重还是失重状态,宇航员的重力是不变的,只是对
3、支持物的压力变了,宇航员具有向上的加速度,返回舱对他的支持力大于重力。4.下列有关超重和失重的说法,正确的是()A.物体处于超重状态,物体所受的重力变大 B.做竖直上抛运动的物体处于完全失重状态 C.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机一定处于上升过程 D.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机一定处于下降过程 答案 B 物体处于超重或失重状态时,只与加速度的方向有关,与运动方向无关,物体的重力并没变,只是对支持物的压力或悬挂物的拉力变了。5.如图甲所示。为了测量运动员跃起的高度,训练时可在弹性网上安装压力传感器,利用传感器记录弹性网的压力,并在计算机上作出压力-时间图像
4、(F-t 图像),假如作出的图像如图乙所示。设运动员在空中运动时可视为质点,不计空气阻力,下列说法正确的是(g 取 10 m/s2)()A.运动员在空中运动的时间为 1 s B.1.12.3 s 中,当 F 最大时,运动员一定处于超重状态 C.运动员跃起的最大高度为 3.0 m D.运动员跃起的最大高度为 7.2 m 答案 B 由图知运动员在空中运动的时间为 t=4.3 s-2.3 s=2 s。1.12.3 s 图像表示,在第 1.1 s 开始时接触弹性网,一段时间内弹力逐渐增加,一直到弹力与重力大小相等,此过程加速度方向向下,处于失重状态;然后弹力大于重力一直到弹力达到最大,此时加速度方向向
5、上,处于超重状态;运动员触底后反弹,先超重后失重。运动员做竖直上抛运动,根据运动的对称性可知,跃起的最大高度为 h=(2)22,代入数据解得 h=5 m。6.(多选)为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示。当此车减速上坡时,乘客()A.处于失重状态 B.处于超重状态 C.受到向前的摩擦力作用 D.所受力的合力沿斜面向下 答案 AD 当此车减速上坡时,整体的加速度沿斜面向下,乘客具有向下的加速度,所以处于失重状态,A 正确,B 错误;对乘客进行受力分析,乘客受重力、支持力,由于乘客加速度沿斜面向下,而静摩擦力必
6、沿水平方向,所以受到向后的摩擦力作用,C 错误;由于乘客加速度沿斜面向下,根据牛顿第二定律可知,乘客所受力的合力沿斜面向下,D 正确。7.如图所示,竖直矿井中的升降机可实现地下深处和地面之间的人员快速运送。某一竖直矿井的深度约为 120 m,升降机运行的最大速度为 10 m/s。某次升降机从矿井底部向地面运送工作人员,先匀加速运动到最大速度,再匀速运动,最后匀减速运动到达地面。有人恰好站在吊舱内的一台秤上,在升降机上升的过程中发现台秤的读数依次为 72 kg、60 kg、48 kg,最终升降机到达地面速度恰好为零。已知升降机吊舱和舱内人员的总质量为 2 t,重力加速度g=10 m/s2,求:(
7、1)升降机加速运动时的加速度大小;(2)减速运动时缆绳对吊舱的拉力大小;(3)运送过程的总时间。答案(1)2 m/s2(2)1.6104 N(3)17 s 解析(1)设升降机加速运动时的加速度大小为 a1,由牛顿第二定律得 FN-mg=ma1 其中 FN=720 N,m=60 kg,代入数据解得 a1=2 m/s2(2)升降机减速运动阶段,设加速度大小为 a2,对人有 mg-FN=ma2 其中 FN=480 N 代入数据解得 a2=2 m/s2 对舱内人员和吊舱整体有 Mg-F=Ma2 代入数据解得 F=1.6104 N(3)升降机匀加速阶段,根据公式 v=v0+at,得匀加速阶段的时间为 t
8、1=1=102 s=5 s 匀加速阶段的位移大小为 h1=12a112=12252 m=25 m 升降机匀减速阶段,根据逆向思维法,由公式 v=v0+at,得匀减速阶段的时间为 t2=2=102 s=5 s 匀减速阶段的位移大小为 h2=12a222=12252 m=25 m 匀速阶段的位移大小为 h3=h-h1-h2=70 m 匀速阶段的时间为 t3=3=7 s 所以运动总时间为 t=t1+t2+t3=17 s 思路导引 本题是一道实际情境的分析题,要学会首先根据问题情境转化为物理问题超失重现象,分析相关物理条件示数与加速度的关系,列出相关的方程,再进行求解。解题感悟 以具体的生活情境为命题背景,让学生在了解工人工作环境中体会物理信息的提取和筛选,知道物理是服务生活的自然科学。
