1、5.5超重与失重1.下列几种情况中,升降机绳索拉力最大的是()A.以很大的速度匀速上升B.以很小的速度匀速下降C.上升时以很大的加速度减速D.下降时以很大的加速度减速解析:当物体处于超重状态时绳索拉力最大,与速度大小无关,故A、B均错;上升时以很大的加速度减速是失重状态,故C错;下降时以很大的加速度减速,加速度向上,是超重状态,故D选项正确。答案:D2.运动员跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程,下列关于蹬地和离地上升两个过程的说法中正确的是(设蹬地的力为恒力)()A.两个过程中运动员都处在超重状态B.两个过程中运动员都处在失重状态C.前过程为超重,后过程不超重也不失重D.前过程为
2、超重,后过程为完全失重解析:因蹬地过程,速度由零逐渐增大,所以运动员具有向上的加速度,由牛顿第二定律有F-mg=ma,所以F=mg+ma,因此运动员处于超重状态。而离地上升过程只受重力作用,具有向下的重力加速度,所以运动员处于完全失重状态,因此选D。答案:D3.如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是()A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力解析:对于A、B整体只受重力作用,做竖直上抛运动,处于完全失
3、重状态,不论上升还是下降过程,A对B均无压力,选项A正确。答案:A4.(多选)在升降机中,一小球系于弹簧下端,如下图所示,升降机静止时,弹簧伸长4 cm。升降机运动时,弹簧伸长2 cm,则升降机的运动情况可能是()A.以1 m/s2的加速度加速下降B.以4.9 m/s2的加速度减速上升C.以1 m/s2的加速度加速上升D.以4.9 m/s2的加速度加速下降解析:弹簧伸长量减小为静止的一半,说明物体处于失重状态,系统具有向下的加速度且a=12g。故B、D项说法正确。答案:BD5.(多选)在升降机中,一个人站在磅秤上,发现自己的体重减轻了20%,于是他作出下列判断,其中正确的是()A.升降机以0.
4、8g的加速度加速上升B.升降机以0.2g的加速度加速下降C.升降机以0.2g的加速度减速上升D.升降机以0.8g的加速度减速下降解析:人处于失重状态,其加速度方向竖直向下,可能是加速下降,也可能是减速上升,A、D项错误;人从秤上读出自己的体重即为视重F,由牛顿第二定律有mg-F=ma故F=m(g-a)=(1-20%)mg。解得a=0.2g,即升降机以0.2g的加速度加速下降或减速上升。答案:BC6.一根竖直悬挂的绳子所能承受的最大拉力为T,有一个体重为G的运动员要沿这根绳子从高处竖直滑下。若GT,要使下滑时绳子不断,则运动员应该()A.以较大的加速度加速下滑B.以较大的速度匀速下滑C.以较小的
5、速度匀速下滑D.以较小的加速度减速下滑解析:下滑过程中运动员受重力和摩擦力,当运动员加速下滑时,合力方向向下,也就是说绳子给运动员的摩擦力小于重力,所以这时绳子承受较小的力,不容易被拉断,故A正确。答案:A7.(多选)某人在地面上用测力计称得其体重为490 N,他将测力计移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内,测力计的示数如图所示,电梯运行的vt图像可能是图中的(取电梯向上运动的方向为正)()解析:从题图可以看出,t0t1时间内,该人的视重小于其重力,t1t2时间内,视重正好等于其重力,而在t2t3时间内,视重大于其重力。根据题中所设的正方向可知,t0t1时间内,该人具有向下的加速度,t1t2
6、时间内,该人处于平衡状态,而在t2t3时间内,该人则具有向上的加速度,所以可能的图像为A、D。答案:AD8.举重运动员在地面上最多能举起120 kg的重物,而在某运动着的升降机中却最多只能举起100 kg的重物,求该升降机运动的加速度。若在以2.5 m/s2的加速度加速下降的升降机中,此运动员最多能举起质量为多大的重物?(g取10 m/s2)解析:运动员在地面上能举起120 kg的重物,则运动员能发挥的向上的最大支持力F=m1g=12010 N=1 200 N,在该运动着的升降机中只能举起100 kg的重物,可见该重物处于超重状态,升降机应具有向上的加速度。对重物,F-m2g=m2a1,所以a
7、1=F-m2gm2=1 200-10010100m/s2=2 m/s2;当升降机以2.5 m/s2的加速度加速下降时,重物失重。对于重物,m3g-F=m3a2,得m3=Fg-a2=1 20010-2.5 kg=160 kg。答案:2 m/s2160 kg9.某大型游乐场内,有一种能使人体验超重、失重感觉的大型娱乐设施,该设施用电梯将乘坐有十多人的座舱悬停在几十米的高空处,然后让座舱从高空自由落下(此时座舱受到的阻力极小,可忽略),当落至一定位置时,良好的制动系统开始工作,使座舱落至地面时刚好停止。假设座舱开始下落时的高度为80 m,当下落至距地面30 m时,开始对座舱进行制动,并认为座舱的制动
8、过程是匀减速运动。(1)当座舱从开始下落了20 m时,质量是60 kg的人对座舱的压力为多大?试说明理由。(2)当座舱下落到距离地面10 m位置时,人对座舱的压力与人所受到的重力之比是多少?解析:设座舱距地面30 m时速度为v,h1=50 m,h2=30 m。(1)开始自由下落过程人和座舱只受重力,此时a=g由牛顿第二定律得mg-F1=ma得F1=0。(2)开始自由下落的阶段,由运动学公式得v2=2gh1制动减速阶段,由运动学公式得v2=2ah2由牛顿第二定律得F2-mg=ma由得a=53g由得F2=83mg由牛顿第三定律,人对坐椅的压力F2=F2,则F2mg=83。答案:(1)0,完全失重(2)83
