1、课时作业20超重与失重时间：45分钟一、单项选择题1在静止的升降机中有一天平，天平左盘放物体，右盘放砝码，调至平衡，则下列说法中正确的是(C)如果升降机匀加速上升，则天平右倾如果升降机匀加速上升，则天平仍保持平衡如果升降机匀加速下降，则天平左倾如果升降机匀减速下降，则天平仍保持平衡A BC D解析：升降机静止时，根据天平的测量原理，砝码和物体对托盘压力相等，天平平衡；当升降机加速或减速时，物体和砝码对托盘压力同比例变化，故天平仍平衡2如图所示，在一升降机中，物体A置于斜面上，当升降机处于静止状态时，物体A恰好静止不动若升降机以加速度g竖直向下做匀加速运动时，以下关于物体受力的说法中正确的是(D
2、)A物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力均不变B因物体处于失重状态，所以物体不受任何力作用C因物体处于失重状态，所以物体所受重力变为零，其他力不变D物体处于失重状态，物体除了受到的重力不变以外，不受其他力的作用解析：当物体以加速度g向下做匀加速运动时，物体处于完全失重状态，其视重为零，因而支持物对其作用力亦为零；处于完全失重状态的物体，地球对它的引力即重力依然存在3如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔，静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则下列说法正确的是(D)A容器自由下落时，小孔向下漏水B将容器竖直抛出，向上运动时，小孔向下漏水；向下运动
3、时，小孔不向下漏水C将容器水平抛出，在运动过程中小孔向下漏水D将容器斜向上抛出，在运动过程中小孔不向下漏水解析：无论容器自由下落还是向任何方向抛出，都处于完全失重状态，与重力有关的现象都将消失4在处于完全失重状态的电梯中，仍能进行测量的仪器有(B)A天平 B弹簧测力计C杆秤 D摆钟解析：在完全失重状态下，靠重力或压力工作的仪器都不能用5在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内(D)A晓敏同学所受的重力变小了B晓敏同学对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C电梯一定在竖直向
4、下运动D电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下解析：体重计示数变小，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏的重力没有改变，故选项A错误晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故选项B错误以竖直向下为正方向，有mgFma，即50g40g50a，解得a，加速度方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，故选项C错误，选项D正确二、多项选择题6某实验小组，利用DIS系统观察超重和失重现象，他们在电梯内做实验，在电梯的地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个重为20 N的物块，如图甲所示，实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系，如
5、图乙所示以下根据图像分析得出的结论中正确的是(BC)A从时刻t1到t2，物块处于失重状态B从时刻t3到t4，物块处于失重状态C电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层D电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层解析：由题图可知在0t1、t2t3及t4之后，传感器所受压力大小等于物块的重力大小；t1t2时间段内，传感器所受压力大小大于物块重力，处于超重状态，加速度向上；t3t4时间段内，压力小于物块重力，处于失重状态，加速度向下综上所述，选项B、C正确7某科技兴趣小组用实验装置来模拟火箭发射卫星火箭点燃后从地面竖直升空，t1时
6、刻第一级火箭燃料燃尽后脱落，t2时刻第二级火箭燃料燃尽后脱落，此后不再有燃料燃烧实验中测得火箭竖直方向的速度时间图像如图所示，设运动过程中不计空气阻力，燃料燃烧时产生的推力大小恒定下列判断正确的是(CD)At2时刻火箭到达最高点，t3时刻火箭落回地面B火箭在0t1时间内的加速度大于t1t2时间内的加速度Ct1t2时间内火箭处于超重状态，t2t3时间内火箭处于失重状态D火箭在t2t3时间内的加速度大小等于重力加速度解析：从图像可知，火箭一直向上运动，在t2时刻火箭速度达到最大，t3时刻火箭到达最高点，选项A错误；0t1时间内的加速度小于t1t2时间内的加速度，选项B错误；t1t2时间内火箭向上加
7、速，处于超重状态，t2t3时间内火箭向上减速，处于失重状态，选项C正确；在t2t3时间内火箭只受到重力的作用，向上减速，加速度的大小等于重力加速度，选项D正确8电梯的顶部挂一个弹簧测力计，测力计下端挂了一个质量为1 kg的重物，电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N关于电梯的运动(如图所示)，以下说法正确的是(g取10 m/s2)(AD)A电梯可能向上加速运动，加速度大小为2 m/s2B电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2C电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2D电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2解析
8、：由题意知，重物受的合力方向向上，加速度向上，由牛顿第二定律，Fmgma，解得a2 m/s2，电梯可能向上加速，也可能向下减速，选项AD正确、BC错误三、非选择题9某人在地面上最多能举起m160 kg的物体，在一个加速下降的电梯里最多能举起m280 kg的物体，取g10 m/s2.(1)求此电梯的加速度；(2)若电梯以(1)中加速度大小加速上升，则此人在电梯中最多能举起多大质量的物体？答案：(1)2.5 m/s2(2)48 kg解析：人举物体时，其最大举力是不变的，这是一个隐含条件，设最大举力为F，则Fm1g6010 N600 N.(1)选在电梯中被举起的物体m2为研究对象，对其受力分析如下图
9、甲所示，应用牛顿第二定律得m2gFm2a，则a m/s22.5 m/s2.(2)设电梯以加速度a2.5 m/s2加速上升时，人在电梯中能够举起物体的最大质量为m3，以m3为研究对象，受力分析如上图乙，应用牛顿第二定律得Fm3gm3a，则m3 kg48 kg.102008年9月25日2110分，搭载着神舟七号载人飞船的长征二号F型运载火箭，在酒泉卫星发射中心成功发射升空为了庆祝这一伟大的时刻，某航空航天大学的大学生搭乘飞艇参加了“微重力学生飞行机会计划”，飞行员将飞艇开到6 000m的高空后，让飞艇由静止下落，以模拟一种微重力的环境下落过程飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍，这样，可以获得持续
10、25s之久的失重状态，大学生们就可以进行微重力影响的实验，紧接着飞艇又做匀减速运动，若飞艇离地面的高度不得低于500m.重力加速度g取10m/s2，试计算：(1)飞艇在25s内所下落的高度；(2)在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力是其重力的多少倍答案：(1)3 000 m(2)2.152倍解析：(1)设飞艇在25 s内下落的加速度为a1，根据牛顿第二定律可得mgF1ma1，解得：a19.6m/s2飞艇在25 s内下落的高度为h1a1t23 000 m(2)25 s后飞艇将做匀减速运动，开始减速时飞艇的速度为va1t240 m/s，减速运动下落的最大高度为h2(6 0003 000500
11、) m2 500 m减速运动飞艇的加速度大小a2至少为a211.52 m/s2设座位对大学生的支持力为FN，则FNmgma2FNm(ga2)2.152mg11某大型游乐场内，有一种能使人体验超、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(
12、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？答案：(1)0完全失重(2)解析：设座舱距地面30 m时速度为v，h150 m，h230 m.(1)开始自由下落过程，人和座舱只受重力，此时ag，由牛顿第二定律得mgFN1ma则FN10(2)开始自由下落的阶段，由运动学公式得v22gh1，制动减速阶段，由运动学公式得v22ah2，解得ag，由牛顿第二定律得FN2mgma解得FN2mg，由牛顿第三定律，人对座椅的压力FN2FN2，则.12质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(g取10 m/s2)(1)升降机匀速
13、上升；(2)升降机以3 m/s2的加速度加速上升；(3)升降机以4 m/s2的加速度加速下降；(4)升降机以重力加速度g加速下降答案：(1)600 N(2)780 N(3)360 N(4)0解析：人站在升降机的体重计上，受力情况如图所示(1)当升降机匀速上升时，人处于平衡状态，由平衡条件得：FN1mg6010 N600 N.由牛顿第三定律知，人对体重计的压力等于体重计对人的支持力，即体重计的示数为600 N.(2)当升降机以3 m/s2的加速度上升时，由牛顿第二定律得：FN2mgma2，即FN2mgma2m(ga2)60(103) N780 N.此时体重计的示数为780 N.(3)当升降机以4 m/s2的加速度加速下降时，由牛顿第二定律得：mgFN3ma3，即：FN3m(ga3)60(104) N360 N.此时体重计的示数为360 N.(4)当升降机以重力加速度g加速下降时，由牛顿第二定律得：mgFN4ma4，即FN40，此时体重计示数为零，人处于完全失重状态