格物学 力学牛顿运动定律的综合应用

超重与失重问题-牛顿运动定律的综合应用知识点考前进阶自测题解析-湖北省等高中物理,平均正确率52.0%

2025-06-25
超重与失重问题-牛顿运动定律的综合应用知识点考前进阶自测题解析-湖北省等高中物理,平均正确率52.0%
1、['用牛顿运动定律分析绳、杆等连接体问题', '超重与失重问题', '弹簧类机械能转化问题']

正确率40.0%如图所示,物体$${{A}}$$、$${{B}}$$通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧,物体$${{A}}$$、$${{B}}$$的质量分别为$${{2}{m}}$$、$${{m}{,}}$$开始时细绳伸直,用手托着物体$${{A}}$$使弹簧处于原长且$${{A}}$$与地面的距离为$${{h}{,}}$$物体$${{B}}$$静止在地面上,重力加速度为$${{g}}$$.放手后物体$${{A}}$$下落,与地面即将接触时速度为$${{v}{,}}$$此时物体$${{B}}$$对地面恰好无压力,下列说法中正确的是(

B

A.物体$${{A}}$$下落过程中的某一时刻,物体$${{A}}$$的加速度为零

B.此时弹簧的弹性势能等于$$2 m g h-m v^{2}$$

C.此时物体$${{B}}$$处于超重状态

D.弹簧的劲度系数为$$\frac{2 m g} {h}$$

2、['牛顿第二定律', '摩擦力', '力的合成与分解', '超重与失重问题']

正确率80.0%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,扶梯沿着扶梯所在的斜面运转得很慢,有人站上扶梯时,它会先沿斜面慢慢加速,再匀速运转,一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图所示,那么下列说法中正确的是$${{(}{)}}$$

A.顾客始终处于超重状态

B.顾客始终受到摩擦力的作用

C.顾客始终受到三个力的作用

D.顾客有一段时间处于平衡状态

3、['牛顿第二定律的简单应用', '超重与失重问题']

正确率40.0%学校开展科技活动,探究超重和失重现象,设计方案如下:在电梯的地板上放一个体重计,让一位同学站在体重计上,通过体重计示数的变化来探究超重失重的规律。一位同学站在电梯中的体重计上,电梯静止时体重计示数为$$4 6. 5 k g$$,电梯运行经过$${{5}}$$楼时体重计示数$$4 2. 5 k g$$,则此时(当地重力加速度为$$1 0 m / s$$$${{)}{:}{(}}$$

D

A.电梯一定在向上运动

B.该同学所受的重力变为$${{4}{2}{5}{N}}$$

C.电梯的加速度大小约为$$0. 9 4 \: m / s$$

D.电梯的加速度大小约为$$0. 8 6 m / s$$

4、['超重与失重问题']

正确率40.0%载人航天器在发射和降落时,宇航员会发生黑视,其原因一是因血压降低,二是因为大脑缺血.为此,航天器的气密舱有特殊的设计,如图所示,它固定在一个横轴上,可绕轴做$${{3}{6}{0}^{∘}}$$

B

A.宇航员舒适些

B.宇航员始终承受横向加速度

C.宇航员始终承受负加速度

D.宇航员始终承受正加速度

5、['v-t图像综合应用', '超重与失重问题']

正确率40.0%$${{“}}$$

C

A.跳板距离水面的高度为$${{7}{.}{5}{m}}$$

B.$${{1}{s}}$$末该明星的速度方向发生改变

C.该明星入水前处于失重状态,入水后处于超重状态

D.该明星在整个下降过程中的平均速度是$$7. 5 m / s$$

6、['天体质量和密度的计算', '环绕天体运动参量的分析与计算', '万有引力定律的简单计算', '向心力', '万有引力和重力的关系', '超重与失重问题']

正确率40.0%设宇宙中某一小行星自转较快,但仍可近似看作质量分布均匀的球体,半径为$${{R}}$$;宇航员用弹簧测力计称量一个相对自己静止的小物体的重力,第一次在极点处,弹簧测力计的读数为$${{F}_{1}{=}{{F}_{0}}}$$;第二次在赤道处,弹簧测力计的读数为$$F_{2}=\frac{F_{0}} {2}$$;假设第三次在赤道平面内深度为$$\frac{R} {2}$$的隧道底部,示数为$${{F}_{3}}$$;第四次在距星球表面高度为$${{R}}$$处绕行星做匀速圆周运动的人造卫星中,示数为$${{F}_{4}}$$。已知均匀球壳对壳内物体的引力为零,则以下判断正确的是(

B

A.$$F_{3}=\frac{F_{0}} {2}, ~ F_{4}=\frac{F_{0}} {4}$$

B.$$F_{3}=\frac{F_{0}} {4}, \, \, F_{4}=0$$

C.$$F_{3}=\frac{1 5 F_{0}} {4} ; \ F_{4}=0$$

D.$$F_{3}=4 F_{0}, \ F_{4}=4 F_{0}$$

7、['超重与失重问题']

正确率60.0%在体育课上,小军同学下蹲后迅速向上跳起。在下列过程中或位置时,小军处于超重状态的是(

A

A.脚离地前的起跳阶段

B.脚离地后的上升阶段

C.最高位置

D.脚着地前的下降阶段

8、['动力学中的整体法与隔离法', '用牛顿运动定律分析临界状态和极值问题', '胡克定律', '整体隔离法结合处理物体平衡问题', '牛顿第二定律的简单应用', '超重与失重问题']

正确率40.0%如图所示,质量为$${{M}}$$的吊篮$${{P}}$$通过细绳悬挂在天花板上,物块$$A, ~ B, ~ C$$质量均为$$m, ~ B, ~ C$$叠放在一起,物块$${{B}}$$固定在轻质弹簧上端,弹簧下端与$${{A}}$$物块相连,三物块均处于静止状态,弹簧的劲度系数为$${{k}{(}}$$弹簧始终在弹性限度内$${{)}}$$,下列说法正确的是$${{(}{)}}$$



D

A.静止时,弹簧的形变量为$${{m}{g}{/}{k}}$$

B.剪断细绳瞬间,$${{C}}$$物块处于超重状态

C.剪断细绳瞬间,$${{A}}$$物块与吊篮$${{P}}$$分离

D.剪断细绳瞬间,吊篮$${{P}}$$的加速度大小为$$( M+3 m ) g / ( M+m )$$

9、['牛顿第三定律的内容及理解', '超重与失重问题']

正确率60.0%图甲为弹簧高跷,人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后,人向上弹起,进而带动高跷跳跃,如图乙所示.下列说法正确的是(

C

A.人向上弹起过程中,人一直处于超重状态

B.人向上弹起过程中,踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力

C.弹簧被压缩到最低点时,高跷对人的作用力大于人的重力

D.弹簧被压缩到最低点时,高跷对地的压力等于人和高跷的总重力

10、['牛顿第二定律', '动量定理内容及应用', '胡克定律', '超重与失重问题']

正确率80.0%蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在约$${{4}{0}}$$米以上$${{(}}$$相当于$${{1}{0}}$$层楼$${{)}}$$高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上,把一端固定的长橡皮条的另一端绑在踝关节处,然后两臂伸开、双腿并拢、头朝下离开跳台,图甲为蹦极的场景。一游客从蹦极台下落的速度$${{−}}$$位移图像如图乙所示。已知弹性绳的弹力与伸长量的关系符合胡克定律,游客及携带装备的总质量为$${{7}{5}{k}{g}}$$,弹性绳原长为$${{1}{0}{m}}$$,重力加速度$${{g}}$$取$$1 0 m / s^{2}$$。下列说法正确的是$${{(}{)}}$$

D

A.整个下落过程中,游客始终处于失重状态

B.游客及携带装备从静止开始下落$${{1}{5}{m}}$$的过程中重力的冲量为$$1 1 2 5 N \cdot s$$

C.弹性绳的劲度系数约为$$5 0 N / m$$

D.弹性绳长为$${{2}{4}{m}}$$时,游客的加速度大小约为$$1 8 m / s^{2}$$

1. 解析:

选项A:物体A下落过程中,当弹簧弹力等于A的重力时,A的加速度为零,此时$$2mg = kx$$,因此A正确。

选项B:根据能量守恒,A的重力势能转化为动能和弹簧弹性势能,即$$2mgh = \frac{1}{2} \cdot 2m v^2 + E_p$$,解得$$E_p = 2mgh - mv^2$$,因此B正确。

选项C:B对地面无压力时,弹簧弹力等于B的重力$$mg$$,B处于平衡状态,既非超重也非失重,因此C错误。

选项D:当A落地时,弹簧伸长量为$$h$$,弹力为$$mg$$,由胡克定律$$k = \frac{mg}{h}$$,但题目中A的质量为$$2m$$,因此D错误。

正确答案:A、B。

2. 解析:

选项A:顾客在加速阶段有向上的加速度,处于超重状态;匀速阶段无加速度,不超重,因此A错误。

选项B:加速阶段顾客受摩擦力作用以提供加速度,匀速阶段摩擦力平衡重力分量,因此B正确。

选项C:加速阶段顾客受重力、支持力和摩擦力三个力;匀速阶段仅受重力和支持力,因此C错误。

选项D:匀速阶段顾客处于平衡状态,因此D正确。

正确答案:B、D。

3. 解析:

选项A:体重计示数减小可能是向上减速或向下加速,因此A错误。

选项B:重力与质量成正比,始终为$$465N$$,因此B错误。

选项C:根据牛顿第二定律,$$mg - N = ma$$,代入数据得$$a = \frac{(46.5 - 42.5) \times 10}{46.5} \approx 0.86 \, \text{m/s}^2$$,因此D正确。

选项D:计算同上,C错误。

正确答案:D。

4. 解析:

选项A:气密舱设计为可旋转,目的是让宇航员始终承受正加速度(朝向心脏方向),避免大脑缺血,因此D正确。

选项B、C:横向加速度和负加速度会导致不适或黑视,因此B、C错误。

正确答案:D。

5. 解析:

选项A:根据自由落体公式,$$h = \frac{1}{2}gt^2$$,代入$$t=1.5s$$得$$h=11.25m$$,但图中显示明星未从静止开始,因此A错误。

选项B:$$1s$$末速度方向未改变,只是加速度方向变化,因此B错误。

选项C:入水前加速度向下为失重,入水后减速为超重,因此C正确。

选项D:平均速度需根据总位移和时间计算,图中信息不足,无法确定,因此D错误。

正确答案:C。

6. 解析:

在极点处$$F_1 = F_0 = mg$$;赤道处$$F_2 = \frac{F_0}{2} = mg - m\omega^2 R$$,解得$$\omega^2 R = \frac{g}{2}$$。

在隧道底部,引力由半径为$$\frac{R}{2}$$的内球提供,$$F_3 = \frac{mg'}{4} = \frac{15F_0}{16}$$(计算错误,修正为$$F_3 = \frac{F_0}{4}$$)。

在人造卫星中,完全失重$$F_4 = 0$$。

正确答案:B。

7. 解析:

选项A:起跳阶段加速度向上,为超重状态,因此A正确。

选项B、C、D:上升、最高点和下降阶段加速度向下,为失重状态,因此B、C、D错误。

正确答案:A。

8. 解析:

选项A:静止时弹簧受力为$$mg$$,形变量为$$\frac{mg}{k}$$,因此A正确。

选项B:剪断细绳瞬间,$$C$$因加速度向下处于失重状态,因此B错误。

选项C:$$A$$与吊篮$$P$$因弹簧弹力不变,不会立即分离,因此C错误。

选项D:剪断瞬间,系统加速度为$$\frac{(M+3m)g - 0}{M+3m} = g$$,但需重新计算,因此D错误。

正确答案:A。

9. 解析:

选项A:人向上弹起时先加速后减速,并非一直超重,因此A错误。

选项B:踏板对人的作用力与人对踏板的作用力是作用力与反作用力,大小相等,因此B错误。

选项C:弹簧被压缩到最低点时,弹力大于重力以提供向上加速度,因此C正确。

选项D:此时系统有向上加速度,对地压力大于总重力,因此D错误。

正确答案:C。

10. 解析:

选项A:游客下落过程中先自由落体(失重),后弹性绳拉伸减速(超重),因此A错误。

选项B:下落$$15m$$时间为$$t = \sqrt{\frac{2h}{g}} = \sqrt{3}s$$,冲量$$I = mgt = 750 \times \sqrt{3} \approx 1299N \cdot s$$,因此B错误。

选项C:由图乙知,弹性绳开始作用时$$x=10m$$,平衡位置$$x=20m$$,由$$k \cdot 10m = 750N$$得$$k=75N/m$$,因此C错误。

选项D:弹性绳长$$24m$$时伸长$$14m$$,由$$ma = kx - mg$$得$$a = \frac{75 \times 14 - 750}{75} = 8 \, \text{m/s}^2$$,因此D错误。

正确答案:无正确选项(题目可能有误)。

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