2014届高一物理超重与失重单元测试

一、选择题

1. 难度：中等

一种巨型娱乐器械可以让人体验超重和失重的感觉．一个可乘十多个人的环形座舱套在竖直柱子上，由升降机运送到几十米的高处，然后让座舱自由下落．下落一定高度后，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下．下列判断正确的是(　　)

A．座舱在自由下落的过程中人处于超重状态

B．座舱在自由下落的过程中人处于失重状态

C．座舱在减速运动的过程中人处于失重状态

D．座舱在减速运动的过程中人处于超重状态

2. 难度：中等

姚明成为了NBA的一流中锋，给中国人争得了更多的荣誉和更多的尊敬，让更多的中国人热爱上篮球这项运动．姚明某次跳起过程可分为下蹲，蹬地，离地上升，下落四个过程，如图3－6－6，下列关于蹬地和离地上升两过程的说法正确的是(设蹬地的力为恒力)(　　)

图3－6－6

A．两过程中姚明都处在超重状态

B．两过程中姚明都处在失重状态

C．前过程为超重，后过程不超重也不失重

D．前过程为超重，后过程为完全失重

3. 难度：中等

我国已向太空发射了“神舟七号”飞船，有3名宇航员参与此次飞行任务，实现了中国首次太空行走，宇航员在飞船中可以完成下列哪个实验(　　)

A．用天平称量物体的质量

B．做托里拆利实验

C．验证阿基米德定律

D．用两只弹簧秤验证牛顿第三定律

4. 难度：中等

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(　　)

图3－6－7

A．加速上升

B．减速上升

C．加速下降

D． 减速下降

【解析】：选BC.当升降机匀速运动时，地板给物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡，且该静摩擦力可能小于或等于最大静摩擦力．当升降机有向下的加速度时，必然会减小物体对地板的正压力，也就减小了最大静摩擦力，这时的最大静摩擦力小于电梯匀速运动时的静摩擦力，而弹簧的弹力又未改变，故只有在这种情况下A才可能被拉向右方．四个选项中B、C两种情况电梯的加速度是向下的．

5. 难度：中等

下列说法中正确的是(　　)

A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态

B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态

C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态

D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态

6. 难度：中等

升降机地板上放一个弹簧盘秤，盘中放一个质量为m的物体，当秤的读数为0.8 mg时，升降机的运动情况可能是(　　)

A．加速上升　　　　　　               B．加速下降

C．减速上升                           D．减速下降

7. 难度：中等

．一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得重为G，当此人突然下蹲的过程中，磅秤的读数(　　)

A．先大于G，后小于G                  B．先小于G，后大于G

C．大于G                             D．小于G

【解析】：选B.当人突然下蹲的过程中，经过了先向下加速后向下减速两个过程，即人先处于失重状态后处于超重状态，所以磅秤的读数先小于G，后大于G.

8. 难度：中等

(2011年泰州高一检测)升降机中站在测力计上的人，发现测力计示数比自己的体重小，则(　　)

A．人受到的重力减小了

B．人受到的重力不变

C．升降机可能正在加速上升

D．升降机可能正在加速下降

【解析】：选BD.测力计示数小于重力，说明人处于失重状态．失重并不是重力减小了，而是“视重”减小，人的重力未变，A错，B对．失重说明升降机的加速度方向向下，它可能加速向下运动，也可能减速上升运动，C错，D对．

9. 难度：中等

容器内盛有部分水，现将容器竖直向上抛出，设容器在上抛过程中不发生翻转，那么下列说法中正确的是(　　)

A．上升过程中水对容器底面的压力逐渐增大

B．下降过程中水对容器底面的压力逐渐减小

C．在最高点水对容器底面的压力大小等于零

D．整个过程中水对容器底面都没有压力

【解析】：选CD.容器竖直上抛过程中，在空中处于完全失重状态，故不论何处，水对容器底面都没有压力作用．

10. 难度：中等

“蹦极”是一项非常刺激的体育运动．某人身系弹性绳自高空P点自由下落，如图3－6－8中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，人在从P点落下到最低点c的过程中(　　)

图3－6－8

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，人的速度为零，其加速度为零

【解析】：选AB.判断人是处于超重状态还是失重状态，只要看人的加速度方向．Pa段人做自由落体运动，加速度为g，人处于完全失重状态；人从a到b的过程中，人的重力大于弹力，合力方向向下，加速度方向向下，人处于失重状态；b点，人的重力等于弹力，加速度为零；由b到c，人的重力小于弹力，合力方向向上，加速度方向向上，人处于超重状态．当弹性绳伸长到c点时，物体处于最大超重状态，C、D错误．

11. 难度：中等

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(　　)

图3－6－9

A．因物体仍相对斜面静止，物体所受各力不变

B．因物体处于完全失重状态，所以物体不受任何力作用

C．因物体处于完全失重状态，所以物体除所受重力变为零，其他力不变

D．因物体处于完全失重状态，物体除所受重力不变外，不受其他力作用

【解析】：选D.物体随升降机以加速度g向下做匀加速运动时，物体处于完全失重状态，将不受支持力和摩擦力，但物体受的重力不会改变，所以只有D项正确．

12. 难度：中等

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(　　)

图3－6－10

A．容器自由下落时，小孔向下漏水

B．将容器竖直抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水

C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水

D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水

【解析】：选D.将容器抛出后，容器和容器中的水处于完全失重状态．水面下任何一点的压强都等于零，小孔不会向下漏水．

13. 难度：中等

为了研究超重与失重现象，某同学把一体重计放在电梯的地板上，将一物体放在体重计上随电梯运动并观察体重计示数的变化情况．下表记录了几个特定时刻体重计的示数(表内时间不表示先后顺序)：

时间	t0	t1	t2	t3
体重计示数(kg)	45.0	50.0	40.0	45.0

若已知t₀时刻电梯静止，则(　　)

A．t₁和t₂时刻电梯的加速度方向一定相反

B．t₁和t₂时刻物体的质量并没有发生变化，但所受重力发生了变化

C．t₁和t₂时刻电梯运动的加速度大小相等，运动方向一定相反

D．t₃时刻电梯可能向上运动

【解析】：选AD.由超重和失重的物理意义可知，当物体的加速度向上时，支持力N大于重力G，发生超重现象；当物体的加速度向下时，支持力N小于重力G，发生失重现象．可见发生超重和失重时，物体的重力G并没有发生变化，但加速度方向相反，A正确，B错误．由表格知，t₁时刻超重，t₂时刻失重，t₃时刻平衡，但t₃时刻电梯可能是匀速运动，也可能处于静止．

14. 难度：中等

．为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯．无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转．一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图3－6－11所示．那么下列说法中正确的是(　　)

图3－6－11

A．顾客始终受到三个力的作用

B．顾客始终处于超重状态

C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下

D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下

【解析】：选C.顾客在扶梯上如果是随着扶梯做加速运动，则顾客所受合外力与扶梯所受合外力方向相同，均沿斜面向上，所以顾客除受重力和竖直向上的支持力外，还受到扶梯对顾客脚的静摩擦力水平向右，但顾客在匀速运动时，不受摩擦力作用，否则合外力就不可能为零，所以A错误；顾客只有在随着扶梯加速运动时，才处于超重状态，所以B错误；在顾客随着扶梯做加速运动时，顾客对扶梯的作用力包括顾客对扶梯的竖直向下的压力和水平向左的静摩擦力，总的方向指向左下方，在顾客随着扶梯匀速运动时，顾客对扶梯的作用力只有压力，竖直向下，所以C正确，D错误．

15. 难度：中等

某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为490 N．他将弹簧测力计移至电梯内称其体重，t₀至t₃时间段内，弹簧测力计的示数如图3－6－12所示，电梯运行的v－t图像可能是(取电梯向上运动的方向为正)(　　)

图3－6－12

图3－6－13

16. 难度：中等

．一同学想研究电梯上升过程的运动规律．某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为5 kg的砝码和一套便携式DIS实验系统，砝码悬挂在力传感器上．电梯从第一层开始启动，中间不间断，一直到最高层停止．在这个过程中，显示器上显示出的力随时间变化的关系如图所示．取重力加速度g＝10 m/s²，根据图中的数据，求：

图3－6－14

(1)电梯在最初加速阶段的加速度a₁与最后减速阶段的加速度a₂的大小；

(2)电梯在3.0～13.0 s时间段内的速度v的大小；

(3)电梯在19.0 s内上升的高度H.

【解析】：根据牛顿第二定律得

(1)a₁＝＝ m/s²＝1.6 m/s²，

a₂＝＝ m/s²＝0.8 m/s².

(2)v₁＝a₁t₁＝1.6×3 m/s＝4.8 m/s.

(3)H＝a₁t＋v₁t₂＋a₂t＝×1.6×3² m＋4.8×10 m＋×0.8×6² m＝7.2 m＋48 m＋14.4 m

＝69.6 m.

17. 难度：中等

美国密执安大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘NASA的飞艇参加了“微重力学生飞行机会计划”．飞行员将飞艇开到6000 m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25 s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500 m，重力加速度g取10 m/s²，试计算：

(1)飞艇在25 s内下落的高度；

(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．

【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

mg－F_阻＝ma₁，

解得：a₁＝＝9.6 m/s².

飞艇在25 s内下落的高度为

h₁＝a₁t²＝3000 m.

(2)25 s后飞艇将做匀减速运动，开始减速时飞艇的速度v为

v＝a₁t＝240 m/s.

减速运动下落的最大高度为

h₂＝(6000－3000－500)m＝2500 m.

减速运动飞艇的加速度大小a₂至少为

a₂＝＝11.52 m/s².

设座位对大学生的支持力为N，则

N－mg＝ma₂，

N＝m(g＋a₂)＝2.152mg

根据牛顿第三定律，N′＝N

即大学生对座位压力是其重力的2.152倍．