1、超重与失重(时间：40分钟分值：100分)(15分钟50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1(多选)原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长的弹簧拉住的具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示，现在发现A突然被弹簧拉向右方，由此可判断此时升降机的运动可能是()A加速上升B减速上升C加速下降D减速下降BC物体A原来静止，说明物体在水平方向和竖直方向都受力平衡，水平方向摩擦力与弹簧的弹力相平衡，竖直方向支持力与重力相平衡现在发现物体A被拉向右方，说明滑动摩擦力小于弹簧的拉力，而滑动摩擦力又与正压力(或支持力)成正比，所以是支持力减小了，从而得出结论：物体A处于失重状态，即有向下的加速度，故做
2、向上减速或向下加速运动，所以A、D不正确2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3如图所示，小球的密度小于水的密度，球固定在弹簧的上端，弹簧的下端固定于杯底，它们完全浸没在水中，当装置静止时，弹簧的伸长量为
3、x，当整个装置自由下落时，弹簧的伸长量将()A仍为xB小于xC大于x D等于零D当整个装置自由下落时，球、水都处于完全失重状态，水对球的浮力为零，球对弹簧的压力为零，所以x0，弹簧恢复到原长，故选项D正确4(多选)“蹦极”是一项非常刺激的运动，某人身系弹性绳由高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c点是人所能到达的最低点，b点是人静止悬吊着时的平衡位置，人从P点落下到最低点c的过程中 ()A人在Pa段做自由落体运动，处于完全失重状态B在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态C在bc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态D在c点，人的速度为0，其加速度为0AB根据题中所提供的信息，把
4、物理情景转化为一种物理模型，分析人的运动过程，结合超重、失重的概念来处理人从P点到c点的过程中，Pa段做自由落体运动，加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重状态，选项A正确；ab段做加速度逐渐减小的加速运动，加速度方向向下，处于失重状态，选项B正确；bc段做加速度逐渐增大的减速运动，加速度方向向上，处于超重状态，选项C错误；在c点，拉力大于重力，加速度不为0，选项D错误5(多选)如图所示是某同学站在力板传感器上做下蹲起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线由图线可知该同学 ()A体重约为650 NB做了两次下蹲起立的动作C做了一次下蹲起立的动作，且下蹲后约2 s起立D下蹲过程中先处于超重状态
5、后处于失重状态AC当该同学站在力板传感器上静止不动时，其合力为零，即压力读数恒等于该同学的体重值，由图线可知：该同学的体重约为650 N，A正确；每次下蹲，该同学都将经历先向下做加速(加速度方向向下)、后减速(加速度方向向上)的运动，即先经历失重状态，后经历超重状态，读数F先小于体重，后大于体重；每次起立，该同学都将经历先向上做加速(加速度方向向上)、后减速(加速度方向向下)的运动，即先经历超重状态，后经历失重状态，读数F先大于体重，后小于体重由图线可知C正确，B、D错误6某同学为了研究超重和失重现象，将重为50 N的物体带进竖直升降的电梯中，放置在压力传感器的水平载物面上，电梯由启动到停止的
6、过程中，测得压力(F)时间(t)变化的图像如图所示，设在t13 s和t28 s时电梯的速度分别为v1和v2，由此他做出判断 ()A电梯在上升，v1v2B电梯在上升，v1v2C电梯在下降，v1v2B 物体最后静止时对地面的压力等于重力，所以根据牛顿第二定律可知，04 s电梯向上加速，414 s匀速，1418 s向上减速，18 s后静止在t13 s时物体仍然做加速运动，所以t1时刻的速度小于t4 s时的速度，而t28 s时电梯的速度等于t4 s时的速度，所以v1木，水球的质量大于木球的质量，故木球和水组成系统的重心有向下的加速度，整个系统将处于失重状态，故台秤的示数将变小，正确答案为A.4在电梯内
7、的地板上，竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上端固定一个质量为m的物体当电梯匀速运动时，弹簧被压缩了x，某时刻后观察到弹簧又被继续压缩了，重力加速度为g.则电梯在此时刻后的运动情况可能是 ()A以大小为g的加速度加速上升B以大小为g的加速度减速上升C以大小为的加速度加速下降D以大小为的加速度减速下降D因为电梯匀速运动时，弹簧被压缩了x，由此可以知道，mgkx，当弹簧又被继续压缩了，弹簧的弹力变大了，所以物体的合力应该是向上的，大小是mg，由牛顿第二定律Fma可得，mgma，所以加速度大小为ag，合力是向上的，当然加速度的方向也就是向上的，此时物体可能是向上的匀加速运动，也可能是向下的匀减速运动，所以D
8、正确二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(12分)实验小组为了测量一栋26层的写字楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况，请一质量为m60 kg的同学站在放于电梯的水平地板上的体重计上，体重计内安装有压力传感器，电梯从一楼直达26楼，已知t0至t1 s内，电梯静止不动，与传感器连接的计算机自动画出了体重计示数F随时间变化的图线，如图所示，求： (1)电梯启动和制动时的加速度大小；(2)该大楼每层的平均层高解析(1)13 s电梯启动，即加速向上运动，加速度向上，处于超重状态，对于此状态有F1mgma1，代入数据解得a12 m/s22123 s电梯制动，即向上减速运动，加速度向下，处于失重状态
9、，对于此状态有mgF3ma3，代入数据解得a32 m/s2.(2)电梯匀速运动的速度va1t14 m/s匀加速上升的位移为x1vt142 m4 m从图中读得，电梯匀速上升的时间t218 s，所以匀速上升的位移为x2vt2418 m72 m匀减速上升的时间为2 s，所以位移为x3vt342 m4 m所以总位移xx1x2x380 m层高h m3.2 m.答案(1)2 m/s22 m/s2(2)3.2 m6(14分)一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面75 m的高处，然后让座舱自由落下落到离地面30 m高时，制动系统开始启动，座舱均匀减速，到地面时刚好停下若座舱中某人用手托着m5 kg的铅球，取g10
10、 m/s2，试求：(1)从开始下落到最后着地经历的总时间；(2)当座舱落到离地面35 m的位置时，手对铅球的支持力是多少？(3)当座舱落到离地面15 m的位置时，铅球对手的压力是多少？解析(1)由题意可知，座舱先自由下落h175 m30 m45 m由h1gt得t13 s下落45 m时的速度v1gt130 m/s减速过程中的平均速度15 m/s减速时间t22 s总时间tt1t25 s.(2)离地面35 m时，座舱自由下落，铅球处于完全失重状态，所以手对铅球的支持力为零. (3)由v2gh12ah2得减速过程中加速度的大小a15 m/s2(或a15 m/s2)根据牛顿第二定律Nmgma解得N125 N根据牛顿第三定律可知，铅球对手的压力为125 N.答案(1)5 s(2)0(3)125 N