資源簡介

課時分層作業(十七)　超重與失重
說明：單選題每小題4分，雙選題每小題6分，本試卷總分73分
?題組　超重與失重現象
1．港珠澳大橋工程的技術及設備規模創造了多項世界紀錄，被譽為“超級大國的超級工程”。建造大橋過程中最困難的莫過于沉管隧道的沉放和精確安裝，每節沉管隧道質量約8萬噸，超過了一臺中型航母的質量。若將該沉管在向下沉放過程中看成是減速運動，關于此過程，下列說法正確的是(　　)
A．沉管所受的合外力為0
B．沉管所受合外力不為0，且方向向下
C．該沉管處于超重狀態
D．該沉管處于失重狀態
2．AI駕駛系統在無人機競速領域擊敗了人類，開啟自動駕駛新紀元。關于無人機，下列說法正確的是(　　)
A．無人機加速時只受空氣對它的升力作用
B．無人機轉彎時受到向心力和重力作用
C．無人機在飛行過程中慣性不斷增大
D．無人機減速下降時處于超重狀態
3．(教材P148T5改編)“蹦極”是一項非常刺激的體育運動。某人身系彈性繩自高空P點自由下落，圖中a點是彈性繩的原長度位置，c是人所到達的最低點，b是人靜止懸吊著時的平衡位置。人在從P點下落到最低點c點的過程中　(　　)
A．人在a點時速度最大
B．人在ab段做加速度增大的加速運動，處于失重狀態
C．在bc段繩的拉力大于人的重力，人處于超重狀態
D．在c點，人的速度為零，處于平衡狀態
4．下列說法正確的是(　　)
A．超重時物體所受的重力不變
B．高層住宅電梯啟動瞬間，電梯中的人就處于失重狀態
C．超重就是物體所受的重力增加
D．飛機減速下降過程中，飛機中的乘客處于失重狀態
5．打開手機加速度傳感器APP，手握手機迅速下蹲，手機記錄的圖像如圖所示，a、b分別為圖像的峰值，向上為正方向，則(　　)
A．峰值a對應時刻，人向下運動的速度最大
B．峰值b對應時刻，人向下運動的速度最大
C．峰值a對應時刻，人對地面的壓力小于自身重力
D．峰值b對應時刻，人對地面的壓力小于自身重力
6．如圖所示，物體A、B由跨過定滑輪且不可伸長的輕繩連接，由靜止釋放，在物體A加速下降的過程中(此過程中物體B未碰到滑輪)，下列說法正確的是(　　)
A．物體A和物體B均處于超重狀態
B．物體A和物體B均處于失重狀態
C．物體A處于超重狀態，物體B處于失重狀態
D．物體A處于失重狀態，物體B處于超重狀態
7．高蹺運動是一項新型運動，如圖所示為彈簧高蹺的結構示意圖。當人抓住扶手用力蹬踏板壓縮彈簧后，人就向上彈起，進而帶動高蹺跳躍。則下列說法正確的是(　　)
A．人向上彈起過程中，一直處于超重狀態
B．人向上彈起過程中，踏板對人的作用力大于人對踏板的作用力
C．彈簧壓縮到最低點時，高蹺對人的作用力大于人的重力
D．彈簧壓縮到最低點時，高蹺對地的壓力等于人和高蹺的總重力
8．如圖所示，A、B、C為三個實心小球，A為鐵球，B、C為木球。A、B兩球分別連在兩根彈簧上，C球連接在細線一端，彈簧和細線的下端固定在裝水的杯子底部，該水杯置于用繩子懸掛的靜止吊籃內。若將掛吊籃的繩子剪斷，則剪斷的瞬間相對于杯底(不計空氣阻力，ρ木<ρ水<ρ鐵)　(　　)
A．A球將向上運動，B、C球將向下運動
B．A、B球將向上運動，C球不動
C．A球將向下運動，B球將向上運動，C球不動
D．A球將向上運動，B球將向下運動，C球不動
9．(12分)彈簧測力計上掛一質量為1 kg的物體，在下列各種情況下，求彈簧測力計的示數。(g取10 m/s2)
(1)以5 m/s的速度勻速上升或下降；
(2)以5 m/s2的加速度豎直加速上升；
(3)以5 m/s2的加速度豎直加速下降；
(4)以重力加速度g豎直下降。
10．(雙選)某實驗小組，利用DIS系統觀察超重和失重現象。他們在電梯內做實驗，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力大小為20 N的物塊，如圖甲所示。實驗中計算機顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時間變化的關系如圖乙所示。根據圖像分析得出的結論正確的是(　　)
甲　　　　　　　　　　　　乙
A．從時刻t1到t2，物塊處于失重狀態
B．從時刻t3到t4，物塊處于失重狀態
C．電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層
D．電梯可能開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層
11．某人在地面上最多可舉起50 kg的物體，當他在豎直向上運動的電梯中最多舉起了60 kg 的物體時，電梯加速度的大小和方向為(g取10 m/s2)(　　)
A．2 m/s2　豎直向上
B． m/s2　豎直向上
C．2 m/s2　豎直向下
D． m/s2　豎直向下
12．2024年10月30日，伴隨著“三、二、一”的倒計時聲，“神舟十九號”在長征二號F遙十九運載火箭的推動下順利進入太空。下列關于火箭在豎直方向加速起飛過程的說法正確的是(　　)
A．火箭加速上升時，航天員對座椅的壓力大于航天員的重力
B．火箭加速上升時，航天員處于超重狀態，重力增大
C．火箭加速上升時，航天員對座椅的壓力大于座椅對航天員的支持力
D．火箭噴出的熱氣流對火箭的作用力大于火箭對熱氣流的作用力13．(15分)摩天大樓中一部直通高層的客運電梯，行程超過百米。電梯的簡化模型如圖甲所示。考慮安全、舒適、省時等因素，電梯的加速度a是隨時間t變化的。已知電梯在t＝0 時由靜止開始上升，a-t圖像如圖乙所示，取向上為正方向。電梯總質量m＝2.0×103 kg。忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2。
甲　　　　　　　　　　　　　乙
(1)求電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2。
(2)類比是一種常用的研究方法。對于直線運動，教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法。請你借鑒此方法，對比加速度和速度的定義，根據圖乙所示a-t圖像，回答下列問題：
①求電梯在第1 s內的速度改變量Δv1的大小和第2 s末的速率v2；
②寫出電梯在第1 s內的加速度與時間的關系式、速度與時間的關系式。
5 / 5課時分層作業(十七)
1．C　[由題意知沉管有向上的加速度，根據牛頓第二定律可知合力向上，故A、B錯誤；因加速度向上，所以沉管處于超重狀態，故C正確，D錯誤。]
2．D　[無人機加速時受到重力和空氣的升力作用，故A錯誤；無人機轉彎時受到空氣的力和重力的作用，故B錯誤；慣性只與質量有關，質量不變，慣性也不變，故C錯誤；無人機減速下降時，加速度向上，處于超重狀態，故D正確。故選D。]
3．C　[從a點，人的重力大于彈力，加速度向下則做加速運動，根據牛頓第二定律知，加速度減小，當到達b位置，重力和彈力相等，速度最大，從b到c，重力小于彈力，加速度方向向上，向下做減速運動，處于超重狀態，故C正確，A錯誤；在ab段繩的拉力小于人的重力，加速度向下，人處于失重狀態，根據牛頓第二定律得：mg－F＝ma，繩的拉力F逐漸增加，可知加速度逐漸減小，故B錯誤；c點速度為零，加速度不為零，不是平衡狀態，故D錯誤。]
4．A　[處于超重與失重狀態的物體所受的重力不變，但豎直加速度導致視重變了，A對，C錯；電梯向上啟動的瞬間加速度向上，人所受的支持力變大，則壓力變大即視重變大，處于超重狀態；反之，電梯向下啟動的瞬間處于失重狀態，B錯；飛機減速下降時加速度向上，則飛機里的人處于超重狀態，D錯。]
5．D　[峰值a對應時刻，有向上的最大加速度，人在做減速運動，人對地面的壓力大于自身重力，速度不是最大，故A、C錯誤；峰值b對應時刻有向下的最大加速度，人處在失重狀態，人對地面的壓力小于自身重力，此后一段時間人仍在向下加速，所以向下的速度不是最大，故B錯誤，D正確。故選D。]
6．D　[A加速下降，則加速度方向向下，輕繩的拉力小于A的重力，A處于失重狀態；同時B加速上升，則加速度方向向上，輕繩的拉力大于B的重力，B處于超重狀態，D正確。]
7．C　[人向上彈起的過程中，先做加速度逐漸減小的加速直線運動(超重狀態)，而后做加速度逐漸增加的減速直線運動(失重狀態)，最后做勻減速直線運動(完全失重)到最高點，A錯誤；人向上彈起過程中，踏板對人的作用力和人對踏板的作用力屬于作用力和反作用力，二者等大反向，B錯誤；當彈簧壓縮到最低點時，人有豎直向上的加速度，根據牛頓第二定律可知，高蹺對人的作用力大于人的重力，由牛頓第三定律可知人對高蹺的作用力大于人的重力，則高蹺對地的壓力大于人和高蹺的總重力，C正確，D錯誤。]
8．D　[開始時A球下的彈簧被壓縮，彈力向上，B球下的彈簧被拉長，彈力向下。將掛吊籃的繩子剪斷的瞬間，系統的加速度為g，為完全失重狀態，此時水對球的浮力視為零，小球的重力也視為零，則A球將在彈力作用下相對于杯底向上運動，B球將在彈力作用下相對于杯底向下運動，C球相對于杯底不動。故選D。]
9．解析：以物體為研究對象，在運動過程中物體僅受到兩個力的作用，如圖所示。
(1)由牛頓第二定律有T1－mg＝0，得T1＝mg＝1×10 N＝10 N。由牛頓第三定律得彈簧測力計的示數等于10 N。
(2)以5 m/s2的加速度勻加速上升時，若以向上為正方向，由牛頓第二定律有T2－mg＝ma，得T2＝m(g＋a)＝1×(10＋5)N＝15 N。由牛頓第三定律得彈簧測力計的示數為15 N(超重現象)。
(3)以5 m/s2的加速度加速下降時，若取向下為正方向，由牛頓第二定律有mg－T3＝ma1，得T3＝m(g－a1)＝1×(10－5)N＝5 N。由牛頓第三定律得彈簧測力計的示數為5 N(失重現象)。
(4)以重力加速度g豎直下降時，若取向下為正方向，由牛頓第二定律有mg－T4＝ma2，因為a2＝g，得T4＝m(g－a2)＝0。由牛頓第三定律得彈簧測力計的示數為零(完全失重現象)。
答案：(1)10 N　(2)15 N　(3)5 N　(4)0
10．AD　[從時刻t1到t2，傳感器受到的壓力小于物塊的重力，物塊處于失重狀態，加速度向下，故A正確；從時刻t3到t4，傳感器受到的壓力大于物塊的重力，物塊處于超重狀態，加速度向上，故B錯誤；如果電梯開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層，那么壓力應先等于重力、再大于重力、然后等于重力、小于重力、最后等于重力，不符合題圖，故C錯誤；如果電梯開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層，那么壓力應該是先等于重力、再小于重力、然后等于重力、大于重力、最后等于重力，與題圖相符，故D正確。故選A、D。]
11．D　[由題意可知，在地面上，人能承受的最大壓力為Fm＝mg＝500 N，在電梯中人能舉起60 kg物體，物體一定處于失重狀態，對60 kg的物體：m′g－Fm＝m′a，即a＝ m/s2＝ m/s2，所以選項D正確。]
12．A　[火箭加速上升時，加速度方向向上，根據牛頓第二定律可知航天員受到的支持力大于自身的重力，由牛頓第三定律知航天員對座椅的壓力等于支持力大小，即壓力大于重力大小，A正確，C錯誤；超重和失重過程中，航天員的重力不發生變化，B錯誤；火箭噴出的熱氣流對火箭的作用力與火箭對熱氣流的作用力是作用力和反作用力，二者等大反向，D錯誤。故選A。]
13．解析：(1)由牛頓第二定律有F－mg＝ma，由a-t 圖像可知，F1和F2對應的加速度分別是a1＝，a2＝
F1＝m(g＋a1)＝2.0×103×(10＋1.0)N＝2.2×104 N
F2＝m(g＋a2)＝2.0×103×(10－1.0)N＝1.8×104 N。
(2)①類比可得，所求速度變化量等于第1 s內a-t圖線與橫軸圍成的面積，即Δv1＝0.50 m/s
同理前2 s內速度變化量Δv2＝v2－v0＝1.5 m/s
v0＝0，第2 s末的速率v2＝Δv2＝1.5 m/s。
②由a -t圖像可知，第1 s內的加速度與時間的關系式、速度與時間的關系式分別為
a＝1.0t(m/s2)，v＝Δv＝at＝0.5t2(m/s)。
答案：(1)2.2×104 N　1.8×104 N　(2)①0.50 m/s
1．5 m/s　②見解析
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