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備戰(zhàn)2020年高考物理 一遍過考點13 超重和失重(含解析)

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1、 超重和失重 1.超重并不是重力增加了,失重并不是重力減小了,完全失重也不是重力完全消失了。在發(fā)生這些現(xiàn)象時,物體的重力依然存在,且不發(fā)生變化,只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┌l(fā)生了變化(即“視重”發(fā)生變化)。 2.只要物體有向上或向下的加速度,物體就處于超重或失重狀態(tài),與物體向上運動還是向下運動無關(guān)。 3.盡管物體的加速度不是在豎直方向,但只要其加速度在豎直方向上有分量,物體就會處于超重或失重狀態(tài)。 4.物體超重或失重的多少是由物體的質(zhì)量和豎直加速度共同決定的,其大小等于ma。 5.物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)取決于加速度的方向,與速度的大小和方向沒有關(guān)系。下表列出

2、了加速度方向與物體所處狀態(tài)的關(guān)系。 加速度 超重、失重 視重F a=0 不超重、不失重 F=mg a的方向豎直向上 超重 F=m(g+a) a的方向豎直向下 失重 F=m(g–a) a=g,豎直向下 完全失重 F=0 特別提醒:不論是超重、失重、完全失重,物體的重力都不變,只是“視重”改變。 6.超重和失重現(xiàn)象的判斷“三”技巧 (1)從受力的角度判斷,當物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時,物體處于超重狀態(tài),小于重力時處于失重狀態(tài),等于零時處于完全失重狀態(tài)。 (2)從加速度的角度判斷,當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài),具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)

3、,向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài)。 (3)從速度變化角度判斷 ①物體向上加速或向下減速時,超重; ②物體向下加速或向上減速時,失重。 “天地雙雄”是歡樂谷的一項游樂設(shè)施,它的兩座高度均為五十多米的高塔豎直矗立在游樂場上,塔的四周安裝有可以上下運動的座椅,乘客坐在座椅上隨著座椅運動,若在下降過程中加速度a隨時間t變化的圖線如圖2所示,以豎直向下為a的正方向,則 A.人對座椅的壓力在t1時刻最大 B.人對座椅的壓力在t4時刻最大 C.在t1~t2時間內(nèi),人處于超重狀態(tài) D.在t3~t4時間內(nèi),人處于失重狀態(tài) 【參考答案】B 【詳細解析】t1~t2時

4、間內(nèi),人處于失重狀態(tài);在t3~t4時間內(nèi),人處于超重狀態(tài)。在t4時刻,此時座椅對人的支持力最大,則人對座椅的壓力在t4時刻最大。綜上分析,B正確。 1.(2019·浙江高一期末)在一次女子跳高比賽中,某選手以2.01 m的成績獲得冠軍。該運動員身高約為1.93 m,忽略空氣阻力,g取10 m/s2,則下列說法正確的是 A.該運動員下降過程處于超重狀態(tài) B.該運動員起跳以后在上升過程處于失重狀態(tài) C.該運動員起跳時地面對她的支持力大于她對地面的壓力 D.該運動員起跳離開地面時的初速度大約為3 m/s 【答案】B 【解析】運動員在整個跳高過程中,只受重力作用,處于失重狀態(tài),故

5、A錯誤,B正確。運動員起跳時,地面對她的支持力和她對地面的壓力是相互作用力,大小相等,故C錯誤。運動員做豎直上拋運動,根據(jù)速度﹣位移關(guān)系可得:v,其中h為運動員重心上升的高度大約是1 m,解得:v≈4.5 m/s,故D錯誤。 1.(2019·南昌市八一中學高二期末)一物體被吊車用鋼索豎直向上提升過程的v–t圖象如圖所示。下列判斷正確的是 A.物體在加速過程中被吊起的高度為10 m B.0~10 s內(nèi)的平均速度大于30 s~35 s內(nèi)的平均速度 C.30 s~35 s內(nèi)物體處于超重狀態(tài) D.最后5 s內(nèi)鋼索最容易發(fā)生斷裂 2.甲、乙兩位同學組成研究性學習小組來研究物體的超

6、重和失重現(xiàn)象。他們在運動著的一升降機內(nèi)做實驗,站在體重計上的甲同學發(fā)現(xiàn)了自已的“體重”增加了40%,于是乙同學對該過程中升降機的運動情況作出了如下判斷,其中可能正確的是 A.以0.6g的加速度加速下降 B.以0.4g的加速度加速上升 C.以0.4g的加速度減速下降 D.以0.6g的加速度減速上升 3.(2019·湖南長沙一中高三月考)女子十米跳水比賽中,運動員從跳臺斜向上跳起,一段時間后落入水中,如圖,不計空氣阻力,下列說法正確的是 A.離開跳臺后,她在空中上升過程中處于超重狀態(tài) B.她在下降至水中最低點時,機械能最小 C.她即將入水的速度為整個跳水過程中的最大速度 D.

7、入水過程她的重力勢能一直在增大 4.如圖所示,小芳在體重計上完成下蹲動作,下列反映體重計示數(shù)隨時間變化的F–t圖象可能正確的是 A. B. C. D. 5.(2019·廣東高三高考模擬)2019年央視春晚加入了非常多的科技元素,在舞臺表演中還出現(xiàn)了無人機?,F(xiàn)通過傳感器將某臺無人機上升向前追蹤拍攝的飛行過程轉(zhuǎn)化為豎直向上的速度vy及水平方向速度vx與飛行時間t的關(guān)系圖象如圖所示。則下列說法正確的是 A.無人機在t1時刻處于失重狀態(tài) B.無人機在0~t2這段時間內(nèi)沿直線飛行 C.無人機在t2時刻上升至最高點 D.無人機在t2~t3時間內(nèi)做勻變速運動 6.小明家住10層。他

8、放學后,乘坐電梯從1層直達10層。假設(shè)電梯剛起動時做勻加速直線運動,中間一段時間內(nèi)做勻速直線運動,最后一段時間內(nèi)做勻減速直線運動。在電梯從1層直達10層的過程中,下列說法正確的是 A.電梯剛起動時,小明處于失重狀態(tài) B.電梯剛起動時,小明處于超重狀態(tài) C.在超重或失重過程中,小明的體重發(fā)生了變化 D.電梯運動的加速度方向發(fā)生了變化 7.(2019·六盤水市第七中學高三月考)若貨物隨升降機運動的圖象如圖所示(豎直向上為正),則下列說法中正確的是 A.到合外力對貨物所做功為0到的兩倍 B.到過程中貨物的機械能一直增大 C.整個過程中,升降機的支持力對貨物不做功 D.整個過程中

9、,0到升降機對貨物的支持力最大 8.(2014·北京卷)應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象,可以使物理學習更加有趣和深入,例如平伸手掌托起物體,由靜止開始豎直向上運動,直至將物體拋出。對此現(xiàn)象分析正確的是 A.受托物體向上運動的過程中,物體始終處于超重狀態(tài) B.受托物體向上運動的過程中,物體始終處于失重狀態(tài) C.在物體離開手的瞬間,物體的加速度大于重力加速度 D.在物體離開手的瞬間,手的加速度大于重力加速度 1.A【解析】0~10 s內(nèi)物體加速上升。由v–t圖象與時間軸圍成的面積表示位移,可知物體在加速過程中被吊起的高度為h=m=10 m,故A正確;根據(jù)平均速度公式可知0~1

10、0 s內(nèi)的平均速度的大小等于30 s~35 s內(nèi)的平均速度的大小,均為1 m/s,故B錯誤;30 s~35 s內(nèi)物體勻減速上升,加速度向下,拉力小于重力,處于失重狀態(tài),故C錯誤;前10 s內(nèi)物體做勻加速直線運動,處于超重狀態(tài),拉力最大,鋼索最容易發(fā)生斷裂,故D錯誤。 2.BC【解析】視重增大了,說明處于超重狀態(tài),加速度向上,即合力向上,根據(jù)牛頓第二定律,故可能以0.4g的加速度加速上升,也可以以0.4g的加速度減速下降,故BC正確。 3.B【解析】起跳以后的上升過程中她的加速度方向向下,所以處于失重狀態(tài),故A錯誤,她在下降至水中最低點時,水的阻力一直做負功,故機械能一直減小,到達水中最低點

11、時,機械能最小,故B正確;入水過程中,開始時水對她的作用力大?。ǜ×妥枇Γ┬∮谒闹亓?,所以先向下做一段加速運動,即入水后的速度先增大后減小,當重力和水對她的作用力相等時速度最大,故C錯誤。入水過程中,她的高度一直在降低,故她的重力勢能一直在減少,故D錯誤。 4.C【解析】對人的運動過程分析可知,人下蹲的過程可以分成兩段:人在加速下蹲的過程中,有向下的加速度,處于失重狀態(tài),此時人對傳感器的壓力小于人的重力的大??;在減速下蹲的過程中,加速度方向向上,處于超重狀態(tài),此時人對傳感器的壓力大于人的重力的大小,ABD錯誤;C正確。 5.D【解析】依據(jù)圖象可知,無人機在t1時刻,在豎直方向上勻加速直

12、線運動,而水平方向則是勻減速直線運動,則無人機有豎直向上的加速度,那么處于超重狀態(tài),不是失重狀態(tài),故A錯誤;由圖象可知,無人機在0~t2這段時間,豎直方向向上勻加速直線運動,而水平方向勻減速直線運動,那么合加速度與合初速度不共線,所以物體做曲線運動,即物體沿曲線上升,故B錯誤;無人機在豎直方向,先向上勻加速直線,后向上勻減速直線運動,因此在t2時刻沒有上升至最高點,故C錯誤;無人機在t2~t3時間內(nèi),水平方向做勻速直線運動,而豎直向上方向做勻減速直線運動,因此合運動做勻變速運動,故D正確。 6.BD【解析】電梯剛起動時,小明有向上的加速度,則小明處于超重狀態(tài),故A錯誤,B正確;電梯啟動和向上

13、加速時,加速度向上,而減速運動時,加速度向下,故加速度方向發(fā)生了變化,故C錯誤,D正確。 7.BD【解析】到貨物勻速上升,則合外力對貨物所做功為0,選項A錯誤;到過程中,支持力對貨物做正功,則貨物的機械能一直增大,選項B正確;整個過程中,升降機的支持力對貨物做正功,選項C錯誤;整個過程中,0到時間內(nèi)升降機加速上升,貨物超重,則升降機對貨物的支持力最大,選項D正確。 8.D【解析】受托物體向上運動,開始階段一定先向上加速,加速度向上,物體處于超重狀態(tài),但后面的運動是不確定的,可以是加速的,減速的,也可以是勻速的,不一定處于超重狀態(tài),AB均錯誤;物體離開手的瞬間或之后,物體的加速度等于重力加速度,C錯誤;在物體離開手的瞬間,手的速度變化一定比物體快,所以其加速度一定大于物體的加速度,即大于重力加速度,D正確。 7

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