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失重现象
在一次太空知识讲座中,老师让同学们做一个实验:用弹簧测力计竖直悬挂一个重物,分别使重物静止、匀速下降和加速下降。同学们发现,重物在静止和匀速下降时,弹簧测力计的示数相同,都等于物体所受的重力;而加速下降时,却看到弹簧测力计的示数明显减小,好像物体的重力突然减小了。老师解释说:“这在物理学上称为失重现象,失重就是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时,人对电梯地面的压力就小于人受到的重力。”小勇在老师的指导下到电梯内做失重实验,他将一个体重秤放在电梯水平地面上,然后站上秤台,如图甲所示。在电梯向下运动的过程中,他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间,画出了体重秤的示数随时间$ t $的变化图像,如图乙所示(已知小勇的实际质量为60 kg,$ g $取10 N/kg)。课后小勇和同学们查资料还了解到:当电梯更快地向下加速时,某一重物放在体重秤上,其示数为零,即说明物体对体重秤的压力为零,我们称这种现象为完全失重现象。

(1)电梯静止时,小勇的重力是
(2)根据图乙分析,小勇在
(3)物体处于完全失重状态,是指物体
A.质量为零
B.重力为零
C.受到的支持力或拉力为零
(4)我国航天员王亚平利用小球在太空中做了两次实验,第一次实验时,将小球偏离竖直位置后放手;第二次实验时,将小球偏离竖直位置后,在放手时对小球施加一个垂直于悬线的力,下列四图分别表示小球在这两次实验中可能出现的运动情况,其中符合实际的是

丙:施力后,小球摆动 丁:施力后,小球做圆周运动
A.甲、丙
B.甲、丁
C.乙、丙
D.乙、丁
失重现象
在一次太空知识讲座中,老师让同学们做一个实验:用弹簧测力计竖直悬挂一个重物,分别使重物静止、匀速下降和加速下降。同学们发现,重物在静止和匀速下降时,弹簧测力计的示数相同,都等于物体所受的重力;而加速下降时,却看到弹簧测力计的示数明显减小,好像物体的重力突然减小了。老师解释说:“这在物理学上称为失重现象,失重就是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时,人对电梯地面的压力就小于人受到的重力。”小勇在老师的指导下到电梯内做失重实验,他将一个体重秤放在电梯水平地面上,然后站上秤台,如图甲所示。在电梯向下运动的过程中,他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间,画出了体重秤的示数随时间$ t $的变化图像,如图乙所示(已知小勇的实际质量为60 kg,$ g $取10 N/kg)。课后小勇和同学们查资料还了解到:当电梯更快地向下加速时,某一重物放在体重秤上,其示数为零,即说明物体对体重秤的压力为零,我们称这种现象为完全失重现象。
(1)电梯静止时,小勇的重力是
600
N。(2)根据图乙分析,小勇在
0~t₁
时间段内处于失重状态,秤台对小勇的支持力与小勇重力不是
(选填“是”或“不是”)一对平衡力。(3)物体处于完全失重状态,是指物体
C
。A.质量为零
B.重力为零
C.受到的支持力或拉力为零
(4)我国航天员王亚平利用小球在太空中做了两次实验,第一次实验时,将小球偏离竖直位置后放手;第二次实验时,将小球偏离竖直位置后,在放手时对小球施加一个垂直于悬线的力,下列四图分别表示小球在这两次实验中可能出现的运动情况,其中符合实际的是
B
。丙:施力后,小球摆动 丁:施力后,小球做圆周运动
A.甲、丙
B.甲、丁
C.乙、丙
D.乙、丁
答案
(1)600
(2)0~t₁ 不是
(3)C
(4)B
(2)0~t₁ 不是
(3)C
(4)B
解析
【分析】
本题围绕失重现象展开,解题思路如下:
1. 第(1)问利用重力公式$G=mg$,代入已知质量和$g$直接计算重力;
2. 第(2)问根据题目给出的失重定义(物体对支持物的压力/拉力小于重力),结合图乙示数变化判断失重时间段;失重时物体处于加速运动的非平衡状态,据此判断力是否为平衡力;
3. 第(3)问依据完全失重的定义,结合质量是物体固有属性、重力不变的特点,分析选项;
4. 第(4)问结合太空完全失重环境,分析小球两次实验的运动情况,选出正确选项。
【解析】
(1)已知小勇的实际质量$m=60\ \mathrm{kg}$,根据重力公式$G=mg$,代入$g=10\ \mathrm{N/kg}$,可得小勇的重力:$G=60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=600\ \mathrm{N}$;
(2)根据失重定义:“失重就是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象”,由图乙可知,$0∼ t_1$时间段内体重秤示数(即对支持物的压力)小于小勇的实际重力,因此该时间段小勇处于失重状态;失重时电梯向下加速运动,小勇处于非平衡状态,合力不为零,所以秤台对小勇的支持力与小勇重力不是一对平衡力;
(3)完全失重现象是指物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力为零,物体的质量是固有属性(不会为零),重力是由于地球吸引产生的(不会为零),故选C;
(4)太空处于完全失重环境:第一次实验将小球偏离竖直位置后放手,小球不受重力作用,不会摆动,保持静止(对应甲图);第二次实验施力后,悬线的拉力提供向心力,小球做圆周运动(对应丁图),故选B。
【答案】
(1)600
(2)0~t₁ 不是
(3)C
(4)B
【知识点】
重力计算、失重现象、平衡力判断
【点评】
本题结合生活中的电梯失重实验和太空小球实验,考查重力计算、失重概念的理解及应用,需要准确把握失重的定义,区分平衡状态与非平衡状态,结合完全失重的特点分析问题,注重知识的实际应用。
【难度系数】
0.6
本题围绕失重现象展开,解题思路如下:
1. 第(1)问利用重力公式$G=mg$,代入已知质量和$g$直接计算重力;
2. 第(2)问根据题目给出的失重定义(物体对支持物的压力/拉力小于重力),结合图乙示数变化判断失重时间段;失重时物体处于加速运动的非平衡状态,据此判断力是否为平衡力;
3. 第(3)问依据完全失重的定义,结合质量是物体固有属性、重力不变的特点,分析选项;
4. 第(4)问结合太空完全失重环境,分析小球两次实验的运动情况,选出正确选项。
【解析】
(1)已知小勇的实际质量$m=60\ \mathrm{kg}$,根据重力公式$G=mg$,代入$g=10\ \mathrm{N/kg}$,可得小勇的重力:$G=60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=600\ \mathrm{N}$;
(2)根据失重定义:“失重就是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象”,由图乙可知,$0∼ t_1$时间段内体重秤示数(即对支持物的压力)小于小勇的实际重力,因此该时间段小勇处于失重状态;失重时电梯向下加速运动,小勇处于非平衡状态,合力不为零,所以秤台对小勇的支持力与小勇重力不是一对平衡力;
(3)完全失重现象是指物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力为零,物体的质量是固有属性(不会为零),重力是由于地球吸引产生的(不会为零),故选C;
(4)太空处于完全失重环境:第一次实验将小球偏离竖直位置后放手,小球不受重力作用,不会摆动,保持静止(对应甲图);第二次实验施力后,悬线的拉力提供向心力,小球做圆周运动(对应丁图),故选B。
【答案】
(1)600
(2)0~t₁ 不是
(3)C
(4)B
【知识点】
重力计算、失重现象、平衡力判断
【点评】
本题结合生活中的电梯失重实验和太空小球实验,考查重力计算、失重概念的理解及应用,需要准确把握失重的定义,区分平衡状态与非平衡状态,结合完全失重的特点分析问题,注重知识的实际应用。
【难度系数】
0.6
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