PAGEPAGE8課時作業(yè)20超重與失重時間：45分鐘一、單項選擇題1．在靜止的升降機中有一天平，天平左盤放物體，右盤放砝碼，調(diào)至平衡，則下列說法中正確的是(C)①假如升降機勻加速上升，則天平右傾②假如升降機勻加速上升，則天平仍保持平衡③假如升降機勻加速下降，則天平左傾④假如升降機勻減速下降，則天平仍保持平衡A．①②B．③④C．②④D．①③解析：升降機靜止時，依據(jù)天平的測量原理，砝碼和物體對托盤壓力相等，天平平衡；當升降機加速或減速時，物體和砝碼對托盤壓力同比例變更，故天平仍平衡．2．如圖所示，在一升降機中，物體A置于斜面上，當升降機處于靜止狀態(tài)時，物體A恰好靜止不動．若升降機以加速度g豎直向下做勻加速運動時，以下關(guān)于物體受力的說法中正確的是(D)A．物體仍舊相對斜面靜止，物體所受的各個力均不變B．因物體處于失重狀態(tài)，所以物體不受任何力作用C．因物體處于失重狀態(tài)，所以物體所受重力變?yōu)榱悖渌Σ蛔僁．物體處于失重狀態(tài)，物體除了受到的重力不變以外，不受其他力的作用解析：當物體以加速度g向下做勻加速運動時，物體處于完全失重狀態(tài)，其視重為零，因而支持物對其作用力亦為零；處于完全失重狀態(tài)的物體，地球?qū)λ囊粗亓σ琅f存在．3．如圖所示，一個盛水的容器底部有一小孔，靜止時用手指堵住小孔不讓它漏水，假設(shè)容器在下述運動過程中始終保持平動，且忽視空氣阻力，則下列說法正確的是(D)A．容器自由下落時，小孔向下漏水B．將容器豎直拋出，向上運動時，小孔向下漏水；向下運動時，小孔不向下漏水C．將容器水平拋出，在運動過程中小孔向下漏水D．將容器斜向上拋出，在運動過程中小孔不向下漏水解析：無論容器自由下落還是向任何方向拋出，都處于完全失重狀態(tài)，與重力有關(guān)的現(xiàn)象都將消逝．4．在處于完全失重狀態(tài)的電梯中，仍能進行測量的儀器有(B)A．天平B．彈簧測力計C．桿秤D．擺鐘解析：在完全失重狀態(tài)下，靠重力或壓力工作的儀器都不能用．5．在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計，電梯靜止時，曉敏同學(xué)站在體重計上，體重計示數(shù)為50kg，電梯運動過程中，某一段時間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)覺體重計示數(shù)如圖所示，則在這段時間內(nèi)(D)A．曉敏同學(xué)所受的重力變小了B．曉敏同學(xué)對體重計的壓力小于體重計對曉敏的支持力C．電梯肯定在豎直向下運動D．電梯的加速度大小為eq\f(g,5)，方向肯定豎直向下解析：體重計示數(shù)變小，是由于曉敏對體重計的壓力變小了，而曉敏的重力沒有變更，故選項A錯誤．曉敏對體重計的壓力與體重計對曉敏的支持力是一對作用力與反作用力，大小肯定相等，故選項B錯誤．以豎直向下為正方向，有mg－F＝ma，即50g－40g＝50a，解得a＝eq\f(g,5)，加速度方向豎直向下，但速度方向可能是豎直向上，也可能是豎直向下，故選項C錯誤，選項D正確．二、多項選擇題6．某試驗小組，利用DIS系統(tǒng)視察超重和失重現(xiàn)象，他們在電梯內(nèi)做試驗，在電梯的地板上放置一個壓力傳感器，在傳感器上放一個重為20N的物塊，如圖甲所示，試驗中計算機顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時間變更的關(guān)系，如圖乙所示．以下依據(jù)圖像分析得出的結(jié)論中正確的是(BC)A．從時刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)B．從時刻t3到t4，物塊處于失重狀態(tài)C．電梯可能起先停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最終停在高樓層D．電梯可能起先停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最終停在低樓層解析：由題圖可知在0～t1、t2～t3及t4之后，傳感器所受壓力大小等于物塊的重力大小；t1～t2時間段內(nèi)，傳感器所受壓力大小大于物塊重力，處于超重狀態(tài)，加速度向上；t3～t4時間段內(nèi)，壓力小于物塊重力，處于失重狀態(tài)，加速度向下．綜上所述，選項B、C正確．7．某科技愛好小組用試驗裝置來模擬火箭放射衛(wèi)星．火箭點燃后從地面豎直升空，t1時刻第一級火箭燃料燃盡后脫落，t2時刻其次級火箭燃料燃盡后脫落，此后不再有燃料燃燒．試驗中測得火箭豎直方向的速度—時間圖像如圖所示，設(shè)運動過程中不計空氣阻力，燃料燃燒時產(chǎn)生的推力大小恒定．下列推斷正確的是(CD)A．t2時刻火箭到達最高點，t3時刻火箭落回地面B．火箭在0～t1時間內(nèi)的加速度大于t1～t2時間內(nèi)的加速度C．t1～t2時間內(nèi)火箭處于超重狀態(tài)，t2～t3時間內(nèi)火箭處于失重狀態(tài)D．火箭在t2～t3時間內(nèi)的加速度大小等于重力加速度解析：從圖像可知，火箭始終向上運動，在t2時刻火箭速度達到最大，t3時刻火箭到達最高點，選項A錯誤；0～t1時間內(nèi)的加速度小于t1～t2時間內(nèi)的加速度，選項B錯誤；t1～t2時間內(nèi)火箭向上加速，處于超重狀態(tài)，t2～t3時間內(nèi)火箭向上減速，處于失重狀態(tài)，選項C正確；在t2～t3時間內(nèi)火箭只受到重力的作用，向上減速，加速度的大小等于重力加速度，選項D正確．8．電梯的頂部掛一個彈簧測力計，測力計下端掛了一個質(zhì)量為1kg的重物，電梯做勻速直線運動時，彈簧測力計的示數(shù)為10N，在某時刻電梯中的人視察到彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)?2N．關(guān)于電梯的運動(如圖所示)，以下說法正確的是(g取10m/s2)(AD)A．電梯可能向上加速運動，加速度大小為2m/s2B．電梯可能向下加速運動，加速度大小為4m/s2C．電梯可能向上減速運動，加速度大小為4m/s2D．電梯可能向下減速運動，加速度大小為2m/s2解析：由題意知，重物受的合力方向向上，加速度向上，由牛頓其次定律，F(xiàn)－mg＝ma，解得a＝2m/s2，電梯可能向上加速，也可能向下減速，選項AD正確、BC錯誤．三、非選擇題9．某人在地面上最多能舉起m1＝60kg的物體，在一個加速下降的電梯里最多能舉起m2＝80kg的物體，取g＝10m/s2.(1)求此電梯的加速度；(2)若電梯以(1)中加速度大小加速上升，則此人在電梯中最多能舉起多大質(zhì)量的物體？答案：(1)2.5m/s2(2)48kg解析：人舉物體時，其最大舉力是不變的，這是一個隱含條件，設(shè)最大舉力為F，則F＝m1g(1)選在電梯中被舉起的物體m2為探討對象，對其受力分析如下圖甲所示，應(yīng)用牛頓其次定律得m2g－F＝m2a，則a＝eq\f(m2g－F,m2)＝eq\f(80×10－600,80)m/s2＝2.5m/s2.(2)設(shè)電梯以加速度a＝2.5m/s2加速上升時，人在電梯中能夠舉起物體的最大質(zhì)量為m3，以m3為探討對象，受力分析如上圖乙，應(yīng)用牛頓其次定律得F－m3g＝m3a，則m3＝eq\f(F,g＋a)＝eq\f(600,10＋2.5)kg＝48kg.10．2008年9月25日2110分，搭載著神舟七號載人飛船的長征二號F型運載火箭，在酒泉衛(wèi)星放射中心勝利放射升空．為了慶祝這一宏大的時刻，某航空航天高校的高校生搭乘飛艇參與了“微重力學(xué)生飛行機會安排”，飛行員將飛艇開到6000m的高空后，讓飛艇由靜止下落，以模擬一種微重力的環(huán)境．下落過程飛艇所受空氣阻力為其重力的0.04倍，這樣，可以獲得持續(xù)25s之久的失重狀態(tài)，高校生們就可以進行微重力影響的試驗，緊接著飛艇又做勻減速運動，若飛艇離地面的高度不得低于500m.重力加速度g取10m/s2，試計算：(1)飛艇在25s內(nèi)所下落的高度；(2)在飛艇后來的減速過程中，高校生對座位的壓力是其重力的多少倍．答案：(1)3000m(2)2.152倍解析：(1)設(shè)飛艇在25s內(nèi)下落的加速度為a1，依據(jù)牛頓其次定律可得mg－F1＝ma1，解得：a1＝eq\f(mg－F1,m)＝9.6m/s2飛艇在25s內(nèi)下落的高度為h1＝eq\f(1,2)a1t2＝3000m(2)25s后飛艇將做勻減速運動，起先減速時飛艇的速度為v＝a1t＝240m/s，減速運動下落的最大高度為h2＝(6000－3000－500)m＝2500m減速運動飛艇的加速度大小a2至少為a2＝eq\f(v2,2h2)＝11.52m/s2設(shè)座位對高校生的支持力為FN，則FN－mg＝ma2FN＝m(g＋a2)＝2.152mg11．某大型游樂場內(nèi)，有一種能使人體驗超、失重感覺的大型消遣設(shè)施，該設(shè)施用電梯將乘坐有十多人的座艙懸停在幾十米的高空處，然后讓座艙從高空自由落下(此時座艙受到的阻力微小，可忽視)，當落至肯定位置時，良好的制動系統(tǒng)起先工作，使座艙落至地面時剛好停止．假設(shè)座艙起先下落時的高度為80m，當下落至距地面30m時，起先對座艙進行制動，并認為座艙的制動過程是勻減速運動．(1)當座艙從起先下落了20m時，質(zhì)量是60kg的人對座艙的壓力為多大？試說明理由．(2)當座艙下落到距離地面10m位置時，人對座艙的壓力與人所受到的重力之比是多少？答案：(1)0完全失重(2)eq\f(8,3)解析：設(shè)座艙距地面30m時速度為v，h1＝50m，h2＝30m.(1)起先自由下落過程，人和座艙只受重力，此時a＝g，由牛頓其次定律得mg－FN1＝ma則FN1＝0(2)起先自由下落的階段，由運動學(xué)公式得v2＝2gh1，制動減速階段，由運動學(xué)公式得v2＝2a′h2，解得a′＝eq\f(5,3)g，由牛頓其次定律得FN2－mg＝ma′解得FN2＝eq\f(8,3)mg，由牛頓第三定律，人對座椅的壓力FN2′＝FN2，則eq\f(FN2′,mg)＝eq\f(8,3).12．質(zhì)量為60kg的人站在升降機中的體重計上，當升降機做下列各種運動時，體重計的讀數(shù)是多少？(g取10m/s2)(1)升降機勻速上升；(2)升降機以3m/s2的加速度加速上升；(3)升降機以4m/s2的加速度加速下降；(4)升降機以重力加速度g加速下降．答案：(1)600N(2)780N(3)360N(4)0解析：人站在升降機的體重計上，受力狀況如圖所示．(1)當升降機勻速上升時，人處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：FN1＝mg＝60×10N＝600N.由牛頓第三定律知，人對體重計的壓力等于體重計對人的支持力，即體重計的示數(shù)為600N.(2)當升降機以3m/s2的加速度上升時，由牛頓其次定律得：F