課時作業(yè)9兩類動力學(xué)問題超重和失重 時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(8×864)1一種巨型娛樂器械可以讓人體驗超重和失重的感覺一個可乘十多個人的環(huán)形座艙套在豎直柱子上，由升降機(jī)運送上幾十米的高處，然后讓座艙自由下落下落一定高度后，制動系統(tǒng)啟動，座艙做減速運動，到地面時剛好停下下列判斷正確的是()A座艙在自由下落的過程中人處于超重狀態(tài)B座艙在自由下落的過程中人處于失重狀態(tài)C座艙在減速運動的過程中人處于失重狀態(tài)D座艙在減速運動的過程中人處于超重狀態(tài)答案：BD圖12一物體放置在傾角為的斜面上，斜面固定于加速上升的電梯中，加速度為a，如圖1所示，在物體始終相對于斜面靜止的條件下，下列說法中正確的是()A當(dāng)一定時，a越大，斜面對物體的正壓力越小B當(dāng)一定時，a越大，斜面對物體的摩擦力越大C當(dāng)a一定時，越大，斜面對物體的正壓力越小D當(dāng)a一定時，越大，斜面對物體的摩擦力越小圖2解析：選物體為研究對象受力情況如圖2所示，建立坐標(biāo)系，注意因為物體始終相對于斜面靜止，所以Ff是靜摩擦力，加速度向上，所以靜摩擦力Ff沿斜面向上豎直方向上mgma，也可寫成mgma.則一定時，a越大，F(xiàn)N越大，F(xiàn)f越大；a一定時，越大，F(xiàn)N越小，F(xiàn)f越大答案：BC3在升降機(jī)中，一人站在磅秤上，發(fā)現(xiàn)自己的體重減輕了20%，則他自己的下列判斷可能正確的是(g取10 m/s2)()A升降機(jī)以8 m/s2的加速度加速上升B升降機(jī)以2 m/s2的加速度加速下降C升降機(jī)以2 m/s2的加速度減速上升D升降機(jī)以8 m/s2的加速度減速下降解析：由于磅秤示數(shù)減小，故人受到的支持力為重力的80%，由牛頓第二定律，有mg0.8mgma得a2 m/s2，方向豎直向下，B、C對答案：BC4如圖3甲所示，某人正通過定滑輪將質(zhì)量為m的貨物提升到高處滑輪的質(zhì)量和摩擦均不計，貨物獲得的加速度a與繩子對貨物豎直向上的拉力T之間的函數(shù)關(guān)系如圖3乙所示由圖可以判斷()圖3A圖線與縱軸的交點M的值aMgB圖線與橫軸的交點N的值TNmgC圖線的斜率等于物體的質(zhì)量mD圖線的斜率等于物體質(zhì)量的倒數(shù)解析：由牛頓第二定律，有Tmgma，故得ag，當(dāng)T0時，ag，A對；當(dāng)a0時，Tmg，B對；圖線的斜率k，D對答案：ABD圖45如圖4所示，質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩拴住放在水平粗糙傳送帶上，物體距傳送帶左端的距離為L，穩(wěn)定時繩與水平方向的夾角為，當(dāng)傳送帶分別以v1、v2的速度作逆時針轉(zhuǎn)動時(v1<v2)，繩中的拉力分別為F1、F2；若剪斷細(xì)繩時，物體到達(dá)左端的時間分別為t1、t2則下列說法正確的是()AF1<F2BF1F2Ct1一定大于t2 Dt1可能等于t2解析：皮帶以不同的速度運動，物體所受的滑動摩擦力相等，物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài)故F1F2.物體在兩種不同速度下運動時有可能先加速再勻速，也可能一直加速，故t1可能等于t2答案：BD圖56如圖5所示為雜技“頂桿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時，竿對“底人”的壓力大小為()A(Mm)gmaB(Mm)gmaC(Mm)gD(Mm)g解析：考查牛頓第二定律的應(yīng)用，超重、失重概念將桿和人看成一個整體，當(dāng)人以加速度a加速下滑時，人處于失重狀態(tài)，失重量為ma，因此系統(tǒng)對支持物的壓力會比重力小ma，因此竿對人的壓力為(Mm)gma，A項正確本題難度中等答案：A7用同種材料制成傾角為30°的斜面和長水平面，斜面長2.4 m且固定，一小物塊從斜面頂端以沿斜面向下的初速度v0開始自由下滑，當(dāng)v02 m/s時，經(jīng)過0.8 s后小物塊停在斜面上多次改變v0的大小，記錄下小物塊從開始運動到最終停下的時間t，作出tv0圖象，如圖6所示，則下列說法中正確的是(g10 m/s2)()圖6A小物塊在斜面上運動時加速度大小為2.5 m/s2B小物塊在斜面上運動時加速度大小為0.4 m/s2C小物塊與該種材料間的動摩擦因數(shù)為D由圖可推斷若小物塊初速度繼續(xù)增大，小物塊的運動時間也隨速度均勻增大解析： 從圖象可知加速度為a2.5 m/s2，所以A正確，B錯誤；根據(jù)牛頓第二定律有mamgcosmgsin，得到，C正確；隨著初速度增大，小物塊會滑到水平面上，規(guī)律將不再符合圖象中的正比關(guān)系，所以D錯誤答案：AC圖78(2020·廣東單科)某人在地面上用彈簧秤稱得其體重為490 N他將彈簧秤移至電梯內(nèi)稱其體重，t0至t3時間段內(nèi)，彈簧秤的示數(shù)如圖7所示，電梯運行的vt圖可能是(取電梯向上運動的方向為正)()解析：由圖可知，t0t1，彈簧秤示數(shù)小于人的體重，電梯處于失重狀態(tài)，加速度方向為豎直向下，有兩種運動狀態(tài)：加速下降或減速上升；t1t2，彈簧秤示數(shù)等于人的體重，電梯處于平衡狀態(tài)，即勻速直線運動或靜止；t2t3，電梯處于超重狀態(tài)，加速度方向為豎直向上，有兩種運動狀態(tài)：加速上升或減速下降，故選項A、D正確答案：AD二、計算題(3×1236)9(2020·山東泰安檢測)小球在流體中運動時，它將受到流體阻礙運動的粘滯阻力實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)小球相對流體的速度不太大時，粘滯阻力F6vr，式中r為小球的半徑，v為小球相對流體運動的速度，為粘滯系數(shù)，由液體的種類和溫度而定現(xiàn)將一個半徑r1.00 mm的鋼球，放入常溫下的甘油中，讓它下落，已知鋼球的密度8.5×103 kg/m3常溫下甘油的密度01.3×103 kg/m3，甘油的粘滯系數(shù)0.80(g取10 m/s2)(1)鋼球從靜止釋放后，在甘油中作什么性質(zhì)的運動？(2)當(dāng)鋼球的加速度ag/2時，它的速度多大？(3)鋼球在甘油中下落的最大速度vm？解析：(1)鋼球在甘油中運動過程中，開始時做加速運動，隨著速度的增加鋼球受的粘滯阻力增加，而導(dǎo)致鋼球受的合外力減小，所以加速度減小，最終加速度為零，鋼球勻速運動(2)鋼球向下運動時受浮力：F浮0gV球粘滯阻力F和重力mg，由牛頓第二定律得：mgF浮Fma即：V球g0V球g6vrV球·代入數(shù)值解得：v8.2×103 m/s(3)鋼球達(dá)最大速度時加速度為零則：V球g0V球g6vmr0代入數(shù)值解得：vm2×102 m/s.答案：(1)加速度變小的加速運動，最終勻速(2)8.2×103 m/s(3)2×102 m/s10直升機(jī)沿水平方向勻速飛往水源取水滅火，懸掛著m500 kg空箱的懸索與豎直方向的夾角145°.直升機(jī)取水后飛往火場，加速度沿水平方向，大小穩(wěn)定在a1.5 m/s2時，懸索與豎直方向的夾角214°，如圖8所示如果空氣阻力大小不變，且忽略懸索的質(zhì)量，試求水箱中水的質(zhì)量M.(取重力加速度g10 m/s2；sin14°0.242；cos14°0.970)圖8解析：設(shè)懸索對水箱的拉力為T，水箱受到的阻力為f.直升機(jī)取水時，水箱受力平衡水平方向：T1sin1f0豎直方向：T1cos1mg0聯(lián)立解得fmgtan1直升機(jī)返回，以水箱為研究對象，在水平方向、豎直方向應(yīng)用牛頓第二定律，由平衡方程得T2sin2f(mM)aT2cos2(mM)g0聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)解得水箱中水的質(zhì)量M4.5×103 kg答案：M4.5×103 kg11(2020·江蘇高考)航模興趣小組設(shè)計出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m2 kg，動力系統(tǒng)提供的恒定升力F28 N試飛時，飛行器從地面由靜止開始豎直上升設(shè)飛行器飛行時所受的阻力大小不變，g取10 m/s2.(1)第一次試飛，飛行器飛行t18 s時到達(dá)高度H64 m求飛行器所受阻力f的大??；(2)第二次試飛，飛行器飛行t26 s時遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力求飛行器能達(dá)到的最大高度h；(3)為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時間t3.解析：(1)第一次飛行中，設(shè)加速度為a1勻加速運動Ha1t12由牛頓第二定律Fmgfma1解得f4 N(2)第二次飛行中，設(shè)失去升力時的速度為v1，上升的高度為s1勻加速運動s1a1t22設(shè)失去升力后加速度為a2，上升的高度為s2由牛頓第二定律mgfma2v1a1t2s2解得hs1s242 m(3)設(shè)失去升力下降階段加速度為a3；恢復(fù)升力后加速度為a4，恢復(fù)升力時速度為v3由牛頓第二定律mgfma3Ffmgma4且hv3a3t3解得t3 s(或2.1 s)答案：(1)f4 N(2)h42 m(3)t32.1 s