2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册 5.5超重与失重 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册
5.5超重与失重 跟踪训练（解析版）
1．某跳水运动员在3 m长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法正确的是（　　）
A．人和踏板由C到B的过程中，人向上做匀加速运动
B．人和踏板由C到A的过程中，人处于超重状态
C．人和踏板由C到A的过程中，先超重后失重
D．人在C点具有最大速度
2．如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，不计空气对人的阻力，下列说法正确的是（　　）
A．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零
B．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力
C．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力
D．在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力
3．起重机将列车上静止的质量为500kg的集装箱竖直向上提升过程中的加速度a随位移x变化的规律如图所示。取重力加速度大小g=10m/s2，下列判断正确的是（　　）
A．在x=2m时，起重机对集装箱的拉力为5000N
B．在0～4m内，集装箱的速度增加了4m/s
C．在4m～6m内，集装箱处于失重状态
D．在x=6m时，集装箱的速度最大
4．建筑工地，一货箱在电机牵引力下从高处竖直向下送至地面进行装货，已知该货箱先后经历匀加速、匀速、匀减速直线运动三个阶段。从货箱加速过程结束时开始计时，测得电机牵引力F随时间t变化的图象（F-t图）如图所示，3t时刻货箱速度恰好为0且到达地面。整个过程不计空气阻力，重力加速度为g，则以下有关分析正确的是（ ）
A．货箱受到的重力大小为3F
B．0～2t时间内，货箱处于失重状态
C．2t～3t时间内，货箱处于超重状态
D．2t～3t时间内，货箱的加速度大小为3g
5．广州塔又称广州新电视塔，总高度600m，是广州的标志性建筑之一，随着超级高楼越来越多，高速电梯在日常生活中越来越重要。在某次对广州塔高速电梯的测试中，电梯的时间—速度图像如图所示，图中倾斜的虚线a、b分别为曲线在t=0时和t=3s时的切线，下列说法正确的是（　　）
A．0~10s时间内电梯的加速度逐渐增大
B．t=2s时电梯一定处于超重状态
C．t=3s时电梯的加速度大小为m/s2
D．t=0时电梯的加速度为t=3s时电梯加速度的倍
6．塔吊吊着某建筑材料竖直向上运动时的速度-时间图像如图所示，由图像可知，该建筑材料（　　）
A．前15s内先上升后下降
B．前15s内速度先增加后减小
C．前5s内处于失重状态
D．前10s内的平均速度等于0.5m/s
7．在身体素质测试“原地纵跳摸高”科目中，某同学按科目要求所做的四个动作过程如下图所示，其中处于超重状态的过程是（　　）
A．静止站立 B．加速下蹲
C．加速上升 D．离地上升
8．全国2021年跳水冠军赛上，谢思埸、王宗源摘得男子双人3米板冠军，如图所示为比赛时的精彩瞬间。若不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．运动员与水接触后便立即开始减速
B．运动员在向下运动时，一直处于失重状态
C．运动员在向上运动时，一直处于超重状态
D．入水过程中，水对运动员的作用力一定等于运动员对水的作用力
9．如图所示，商场中常见一种“台阶式”扶梯，一个人从电梯底端站上扶梯，先随扶梯加速运动，然后随扶梯匀速运动。下列说法正确的是（　　）
A．加速阶段人受到三个力的作用
B．加速阶段和匀速阶段，人都处于超重状态
C．加速阶段人对扶梯的压力比匀速阶段大
D．两个阶段扶梯给人的作用力相等
10．某地一观光塔总高度达600m，游客乘坐观光电梯大约1min就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图所示.则下列说法正确的是（　　）
A．t=4.5s时，电梯处于超重状态
B．5～55s时间内，绳索拉力最小
C．t=59.5s时，电梯处于超重状态
D．t=60s时，电梯速度恰好为0
11．在升降机中，一个人站在体重计上，发现自己的体重减轻了20%，于是他作出下列判断，其中正确的是（　　）
A．升降机可能以大小为0.8g的加速度加速上升
B．升降机可能以大小为0.2g的加速度加速下降
C．升降机可能以大小为0.2g的加速度减速上升
D．升降机可能以大小为0.8g的加速度减速下降
12．电梯给人们的生活与工作带来了根多的便利。某单元的电梯轿厢在从顶楼向下运动过程中，速度v随时间t变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．在0~时间内，钢丝绳对轿厢的拉力做正功
B．在0~时间内，轿厢对人的支持力先减小后增大
C．在~时间内，轿厢处于失重状态
D．在~时间内，钢丝绳对轿厢的拉力先增大后减小
13．在工地上，吊车的钢绳吊着木箱静止在某一高度处，木箱内放置一个500kg的物体。钢绳拉着木箱向上由静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s2，在第2s末钢绳突然断裂，此后木箱先向上做匀减速运动，到达最高点后开始竖直下落，第5s末落至地面。木箱在空中运动的过程中底面始终保持水平，重力加速度取10m/s2，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．第1s末物体处于超重状态
B．第1.5s末钢绳对木箱的拉力为6 × 104N
C．第3s末物体对木箱底面的压力为零
D．木箱原先静止处离地的高度为29m
14．如图所示，在水平面上放置一倾角为足够长的斜面P，自斜面上由静止释放一个小物块Q，P保持静止间动摩擦因数为，Q下滑的加速度为。现对Q施加一个竖直向下大小为的恒力，P仍静止，Q下滑的加速度为，由于施加恒力作用而P对地面的压力大小增大了，下列判断正确的是（ ）
A． B． C． D．
15．蹦床运动员在某次比赛中从蹦床上起跳，上升到最高点后又落回蹦床。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．运动员在离开蹦床后上升过程中处于失重状态
B．运动员下降过程中（接触蹦床前）处于超重状态
C．运动员起跳时蹦床对他的支持力大于他对蹦床的压力
D．运动员从离开蹦床到刚要落到蹦床上的过程中做匀变速运动
16．判断下列说法的正误．
（1）超重就是物体受到的重力增加了。（____）
（2）物体处于完全失重状态时，物体的重力就消失了。（____）
（3）物体处于超重状态时，物体一定在上升。（____）
（4）物体处于失重状态时，物体可能在上升。（____）
17．视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的______。
18．原来静止的升降机中站着一个人，当升降机竖直加速上升时，人对升降机底板的压力将___________（选填“增大”“减少”或“不变”）。
19．升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20kg的物体（g=10m/s2），当升降机
（1）当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小是多少？
（2）当升降机以1m/s2的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体所受的支持力大小是多少？
（3）当升降机以5m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体所受的支持力大小是多少？
（4）当升降机自由下落时，物体对台秤的压力为多少？
20．把一体重计放在竖直电梯的底板上，某同学站在体重计上，电梯启动并竖直上升，发现某段时间内，体重计的示数比电梯静止时的示数增加了，在到达目标楼层前某段时间内，又发现体重计示数比电梯静止时的示数减少了。求：
(1)两次示数对应的时间段内该同学对体重计压力的大小之比；
(2)两次示数对应的时间段内电梯的加速度大小之比。
参考答案
1．C
【详解】
在B点，重力等于弹力，在C点速度为零，弹力大于重力，所以从C到B过程中合力向上，做加速运动，但是由于从C到B过程中踏板的形变量在减小，弹力在减小，所以合力在减小，故做加速度减小的加速运动，加速度向上，处于超重状态，从B到A过程中重力大于弹力，所以合力向下，加速度向下，速度向上，所以做减速运动，处于失重状态，故C正确，ABD错误。
故选C。
2．A
【详解】
ABC．降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，BC错误；
D．降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有
FT-mg=ma
整理得
FT=mg+ma>mg
D错误。
故选A。
3．D
【详解】
A．在0~4m内竖直方向做匀加速直线运动，根据
解得
A错误；
B．集装箱在0~4m内竖直方向做匀加速直线运动
解得
在0～4m内，集装箱的速度增加了，B错误；
CD．在4m~6m内，集装箱向上做加速度减小的加速运动，加速度向上，处于超重状态，当x=6m时，加速度为零，速度达到最大值，C错误，D正确。
故选D。
4．C
【详解】
AB．0～2t时间内，做匀速运动，则
匀速运动，加速度为零，既不超重也不失重，AB错误；
CD．2t～3t时间内，做减速运动，加速度向上，是超重状态，则
解得
D错误C正确。
故选C。
5．C
【详解】
A．由题图可知，图中切线斜率表示加速度大小，即
由图可知切线斜率逐渐减小，所以电梯的加速度逐渐减小，选项A错误；
B．由图可知2s时电梯的速度逐渐增大，但不知道电梯在向上运动还是在向下运动，所以不能判断加速度方向，则无法确定电梯是超重状态还是失重状态，选项B错误；
C．时有
选项C正确；
D．时
则
t=0时电梯的加速度为t=3s时电梯加速度的6倍，选项D错误；
故选C。
6．B
【详解】
A．图像的纵坐标表示速度，其正负表示速度的方向，故前15s内速度一直为正，即一直上升，A错误；
B．图像的纵坐标的数值表示速度的大小，则前15s内速度先增加后减小，B正确；
C．前5s内建筑材料正在向上加速，加速度向上，则建筑材料处于超重状态，C错误；
D．若构造上升过程为匀加速直线运动和匀减速直线运动，则
而实际图像描述的在相同的时间内做变加速直线运动的面积大于匀变速直线运动的面积，由可知整个上升过程中的平均速度大于0.5m/s，D错误；
故选B。
7．C
【详解】
A．静止站立处于平衡状态，A错误；
B．加速下蹲，加速度向下，支持力小于重力，处于失重状态，B错误；
C．加速上升，加速度向上，支持力大于重力，处于超重状态，C正确；
D．离地上升处于完全失重状态，D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．运动员刚接触水时重力大于水对人的作用力，运动员还是加速下降，A错误；
BC．运动员在空中运动过程，处于完全失重状态，刚进入水中水的作用力较小，处于失重状态，入水一定深度后水的作用力大于重力时，运动员处于超重状态，BC错误；
D．入水过程中，据牛顿第三定律可知，水对运动员的作用力一定等于运动员对水的作用力，D正确。
故选D。
9．AC
【详解】
ABC．加速阶段人具有沿电梯斜向上的加速度a，人受到重力mg、支持力N、摩擦力f三个力的作用，如图所示
设电梯倾角为，据牛顿第二定律可得，水平、竖直方向分别有
可得
故人处于超重状态，匀速阶段，人受到重力mg、扶梯支持力作用而处于平衡状态，有
没有受到摩擦力作用，结合牛顿第三定律可知，加速阶段人对扶梯的压力比匀速阶段大，AC正确，B错误；
D．加速阶段人受到扶梯的作用力为
匀速阶段人受到扶梯的作用力为
故两个阶段扶梯给人的作用力不相等，D错误。
故选AC。
10．AD
【详解】
A．t＝4.5 s时，电梯具有向上的加速度，处于超重状态，A正确；
B．前5s加速度向上，由牛顿第二定律可得
可得
1～4s时间内，加速度最大，绳索的拉力最大，最后5s内，加速度向下，由牛顿第二定律可得
可得
56～59s时间内，加速度最大，绳索拉力最小，5～55s时间内，电梯匀速上升，绳索拉力等于重力，B错误；
C．t=59.5s时，电梯具有向下的加速度，处于失重状态，C错误；
D．a-t图线与时间轴所围的面积表示速度变化量，可得
初速度为零，由图像可知60s内，故在60s时电梯速度恰好为0，D正确。
故选AD。
11．BC
【详解】
AD．若a＝0.8g，方向竖直向上，可能加速上升，可能减速下降，根据牛顿第二定律有
F-mg=ma
解得
F=1.8mg
其中F为人的视重，人的视重比实际重力大
×100%=80%
AD错误；
BC．若a＝0.2g，方向竖直向下，可能加速下降，可能减速上升，根据牛顿第二定律有
mg-F′=ma
解得
F′=0.8mg
人的视重比实际重力小
×100%=20%
BC正确。
故选BC。
12．BD
【详解】
在图像中，图像的斜率表示加速度。
A．在0~时间内，电梯轿厢加速下降，钢丝绳对轿厢的拉力做负功，A错误；
B．在0~时间内，轿厢向下的加速度先增大后减小，最后趋近于零，人随轿厢一起运动，因此轿厢对人的支持力先减小后增大最后趋近于重力，B正确；
C．在~时间内，轿厢减速下降，因此处于超重状态，C错误；
D．在~时间内，轿厢向上的加速度先增大后减小，因此钢丝绳对轿厢的拉力先增大后减小，D正确。
故选BD。
13．ACD
【详解】
A．第1s末，物体的加速度向上，物体处于超重状态，A正确；
B．第1.5s末，根据牛顿第二定律有
F - mg = ma
代入数据可解得F = 6 × 103N，B错误；
C．第2s末钢绳突然断裂，此后木箱只受重力作用，直至第5s末落地，因此第3s末物体的加速度为重力加速度g，物体处于完全失重状态，物体对木箱底面的压力为0，C正确；
D．木箱2s内上升高度
h1= a1t12
代入数据得
h1= 4m
第2s末的速度
v1= at1= 4m/s
钢绳断裂后木箱向上做匀减速直线运动的时间
t2=
代入数据得
t2= 0.4s
上升的高度
h2=
代入数据得
h2= 0.8m
到最高点后木箱做自由落体运动，下落高度
h = g(t - t1 - t2)2
代入数据得
h = 33.8m
则木箱原先静止处离地高度为
h = h - h1 - h2
代入数据得
h = 29m
D正确。
故选ACD。
14．BC
【详解】
AB．施加F前，根据牛顿第二定律可知
其竖直分加速度
根据失重规律可知地面对P的支持力
施加F后，根据牛顿第二定律可知
其竖直分加速度
根据失重规律可知地面对P的支持力
根据，可知，A错误、B正确；
CD．由可知，又
则，C正确、D错误。
故选BC。
15．AD
【详解】
A．运动员在离开蹦床后上升过程中，加速度向下，处于失重状态，选项A正确；
B．运动员下降过程中（接触蹦床前），加速度向下，处于失重状态，选项B错误；
C．运动员起跳时蹦床对他的支持力与他对蹦床的压力是一对作用力与反作用力，等大反向，选项C错误；
D．运动员从离开蹦床到刚要落到蹦床上的过程中，加速度始终为g向下，则做匀变速运动，选项D正确。
故选AD。
16．错误 错误 错误 正确
【详解】
略
17．压力
【详解】
略
18．增大
【详解】
[1] 人静止时，重力大小等于支持力，升降机竖直加速上升时，有向上的加速度，升降机底板对人的支持力大小大于人的重力，根据牛顿第三定律，人对升降机底板的压力也大于人的重力，即人对升降机底板的压力增大。
19．（1）200N；（2）超重，220N；（3）失重，100N；（4）0
【详解】
（1）当升降机匀速上升时，根据
根据牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小200N
（2）当升降机以1m/s2的加速度竖直上升时，加速度方向向上，物体处于超重状态，根据牛顿第二定律
解得
（3）当升降机以5m/s2的加速度减速上升时，加速度方向向下，物体处于失重状态，根据牛顿第二定律
解得
（4）当升降机自由下落时，加速度等于重力加速度，则物体处于完全失重状态，则物体对台秤的压力为0
20．(1)4∶3；(2)2∶1
【详解】
(1)设电梯静止时体重计的示数为FN0，物体的重力为G，则有
FN0 = G
电梯上升过程中，体重计在先后两段时间内的示数分别为FN1和FN2，由题意有
FN1 =(1+0.2）FN0
FN2 =(1-0.1）FN0
解得

(2)设物体的质量为m，在先后两段时间内的电梯的加速度大小分别为a1和a2，由牛顿第二定律得
FN1－G =ma1
G －FN2=ma2
解得