2019-2020新教材高中物理 4.6 超重和失重课堂检测（含解析）新人教版必修1

超重和失重1.某人乘坐电梯上升,电梯运行的v-t图像如图所示,则人处于失重状态的阶段是()A.OP段B.PM段C.MN段D.NQ段【解析】选D。由图可知,在OP段电梯静止,人不是处于失重状态。故A错误;在PM段内,电梯匀加速上升,加速度方向向上,人处于超重状态。故B错误;在MN段内,电梯匀速上升,加速度为0,人不是处于失重状态。故C错误;在NQ段内,电梯匀减速上升,加速度方向向下,人处于失重状态。故D正确。2.如图所示,某日小明去“爱琴海”商场买衣服,站在自动扶梯上随扶梯斜向上做匀速运动,关于小明受到的力,以下说法正确的是()A.摩擦力为零B.摩擦力方向水平向右C.支持力小于重力,属于失重现象D.支持力大于重力,属于超重现象【解析】选A。因人处于平衡状态,则人受重力,支持力,不受到摩擦力,A正确,B错误;因处于平衡状态,则人的加速度为0,故人不失重也不超重,C、D错误。3.(多选)利用传感器和计算机可以研究力的大小变化情况,实验时让某同学从桌子上跳下,自由下落H后双脚触地,他顺势弯曲双腿,他的重心又下降了h。计算机显示该同学受到地面支持力FN随时间变化的图像如图所示。根据图像提供的信息,以下判断正确的是()A.在0至t2时间内该同学处于失重状态B.在t2至t3时间内该同学处于超重状态C.t3时刻该同学的加速度为零D.在t3至t4时间内该同学的重心继续下降【解析】选A、B、D。在0到t2时间内,支持力小于重力,加速度方向向下,所以该同学处于失重状态,A正确;在t2到t3时间内,支持力大于重力,加速度方向向上,所以该同学处于超重状态,B正确;t3时刻,支持力大于重力,合力不为零,加速度不为零,C错误;根据牛顿第二定律得在t3到t4时间内,FN在减小,根据FN-mg=ma加速度在减小,加速度方向向上,该同学向下做减速运动,重心继续下降,D正确。4.一电梯由三楼向四楼运动,接近四楼时以0.65m/s2的加速度减速,电梯内一名乘客为60kg,则电梯底面对他的支持力为多少?他处于超重状态还是失重状态?电梯以多大的加速度减速时,电梯底面对他的支持力为零?【解析】由题可知,电梯的加速度的方向向下,人的加速度的方向也向下,由牛顿第二定律得:mg-FN=ma所以:FN=mg-ma=60×9.8N-60×0.65N=549N由于人的加速度的方向向下,所以人处于失重状态。当电梯对人的支持力等于0时:ma=mg所以a=g=9.8m/s2答案:549N失重状态9.8m/s2情境:随着航空技术的发展,飞机的性能越来越好,起飞的跑道要求也是越来越短,有的还可以垂直起降。为了研究在失重情况下的实验,飞行员将飞机开到高空后,让其自由下落,模拟一种无“重力”(完全失重状态)的环境,以供研究人员进行科学实验。每次下降过程可以获得持续30秒之久的“零重力”状态,以便研究人员进行不受重力影响的实验,而研究人员站在飞机的水平底板上所能承受的最大支持力为重力的2.5倍。为安全起见,实验时飞机高度不得低于800m。问题:飞机的飞行高度至少为多少?【解析】前30秒飞机做自由落体运动,解得下降高度h1=g=4500m此时v=gt1=300m/s接着要做匀减速运动,而研究人员站在飞机的水平底板上所能承受的最大支持力为重力的2.5倍根据牛顿第二定律,有:N-mg=ma所以最大a=1.5g=15m/s2又下降高度:h2==m=3000m为安全起见,实验时飞机高度不得低于800米,得总高度为H=3000m+4500m+800m=8300m答案:8300m