2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册 5.5超重与失重 课后练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册
5.5超重与失重 课后练习（解析版）
1．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50，当地的重力加速度为g。电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是（　　）
A．晓敏同学所受的重力变小了
B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力
C．电梯的加速度大小为0.2g，方向竖直向下
D．电梯的加速度大小为0.8g，方向竖直向上
2．如图甲所示为阿拉斯加当地人的一种娱乐方式，他们用一块弹性毯子将小孩竖直抛起，再保持弹性毯子水平，接住小孩。某小孩从高处开始下落到弹回至原高度的整个过程中，运动的速度随时间变化的图像如图乙所示，图中oa段和de段为直线，则下列选项正确的是（　　）
A．t2时刻，小孩和毯子刚接触
B．t3时刻，小孩处于平衡位置
C．t5时刻，小孩刚要离开毯子
D．0-t3时间小孩处于失重状态，t3-t6时间处于超重状态
3．下列说法正确的是（　　）
A．物体在完全失重的状态下没有惯性
B．运动是绝对的，但运动的描述是相对的
C．质量有大小和方向，所以是矢量
D．研究月球绕地球运行轨迹时不能把月球看成质点
4．如图甲所示，在升降机的顶部安装了一个能够显示拉力大小的传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一质量为m的小球，若升降机在匀速运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力 F 随时间 t 变化的图像如图乙所示，g 为重力加速度，则（　　）
A．升降机停止运行前在向下运动
B．t1~t3时间内小球向下运动，速度先增大后减小
C．t1~t2时间内小球处于超重状态
D．t3~t4时间内小球向下运动，速度一直增大
5．在梯井中，由钢索悬挂竖直电梯C，顶部用绳子悬挂了球A，A下方焊接一个弹簧，弹簧下端悬挂球B，整个装置处于静止状态，简化示意图如图所示。已知绳子、弹簧的质量远小于两球质量，两球质量又远小于电梯质量。若悬挂电梯的钢索突然断裂，在电梯下落瞬间，球A、球B、电梯C各自加速度约为（　　）
A． 0 B． 0
C．0 D．
6．如图所示，用手拿着一个水杯，水杯壁上有一个小孔，水面上浮有一木块，水杯静止时，有水流从小孔中流出，现在将手松开，让水杯自由下落（不计空气阻力），则在落地前（　　）
A．小孔断流，木块相对水面位置不变
B．小孔断流，木块刚好整个浮到水面上
C．小孔断流，木块刚好整个沉到水面下
D．小孔中继续有水喷出，木块相对水面位置不变
7．在电梯中放置一台体重计，某同学站在体重计上探究超重和失重现象。在电梯加速上升的过程中，他看到体重计的示数（　　）
A．小于他的重力 B．大于他的重力 C．等于他的重力 D．等于0
8．竖直方向运动的物体，下列运动情况物体处于失重状态的是（　　）
A．匀速向下 B．加速向下 C．加速向上 D．减速向下
9．如图所示为浙江卫视“中国新歌声”娱乐节目所设计的“导师战车”，战车可以在倾斜直轨道上运动。当坐在战车中的导师按下按钮，战车就由静止开始沿长10m的斜面冲到学员面前，最终刚好停在斜面的末端，此过程约历时4s。在战车的运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．导师始先处于失重状态后处于超重状态
B．战车所受外力始终不变
C．战车在倾斜导轨上做匀变速直线运动
D．根据题中信息可以估算导师运动的中间时刻速度
10．在一架直升飞机的顶板上用一细绳悬挂一个质量为M=2kg的三角形箱子，在箱子的底板上固定一个轻质弹簧，弹簧上端栓接一质量为m=0.5kg的小球，开始时，整个系统随直升机一起以加速度a=2m/s2向上加速，某时刻细绳突然断裂，忽略空气阻力，g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．细绳未断裂时弹簧弹力为F=4N
B．细绳断裂瞬间小球处于失重状态
C．细绳断裂瞬间小球的加速度大小为am=8m/s2
D．细绳断裂瞬间箱子的加速度大小为aM=13m/s2
11．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中（　　）
A．人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态
B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态
C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态
D．在c点，人的速度为零，其加速度也为零
12．如图所示为运动员跳水时的精彩瞬间，则运动员（　　）
A．起跳时跳板对她的支持力大于她对跳板的压力
B．起跳后在上升过程中处于失重状态
C．经过最高点时处于平衡状态
D．在下降过程中处于超重状态
13．如图所示，轻弹簧下端竖直固定在水平地面上，上端连接一物块，开始时物块处于静止状态。现用手缓慢压物块直到弹簧压缩量为开始压缩量的三倍时释放﹐物块竖直向上运动一段距离后速度为零。已知重力加速度为g，弹簧始终处于弹性限度内，则下列说法中正确的是（　　）
A．释放瞬间物块的加速度大小为2g
B．物块竖直向上移动一段距离的过程中，加速度先增大后减小
C．物块竖直向上移动一段距离的过程中，先处于超重状态后处于失重状态
D．物块竖直向上移动一段距离的过程中，速度先增大后减小
14．一乘客乘坐竖直观光电梯上楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示，其中时间内的图像为直线。下列判断正确的是（　　）
A．时间内，乘客处于超重状态
B．时间内，乘客匀加速上升
C．时间内，乘客的速度越来越大
D．时间内，乘客对电梯的压力小于乘客所受重力
15．潜艇从海水高密度区域驶人低密度区域，浮力顿减，称之为“掉深”。我国南海舰队的某常规型潜艇，是目前世界上唯一的一艘遭遇到海底“掉深”后，还能自救脱险的潜艇，创造了世界潜艇发展史上的奇迹。如图甲，某总质量为的潜艇，在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。t=0s时，该潜艇“掉深”，之后在0~30s时间内潜艇竖直方向的v-t图像如图乙所示（设竖直向下为正方向）。取重力加速度为10m/s2，不计水的粘滞阻力，则（　　）
A．潜艇在“掉深”前的速度为20m/s
B．潜艇在高密度海水区域受到的浮力为
C．潜艇“掉深”后竖直向下的最大位移为100m
D．潜艇“掉深”后在10~30s时间内处于超重状态
16．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态（如图）。一个可乘坐二十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时的高度为76m，当落到离地面28m的位置时开始制动，座舱做匀减速运动。若座舱中某人用手托着质量为0.2的手机，当座舱落到离地面50m的位置时，手的感觉如何？当座舱落到离地面15m的位置时，手要用多大的力才能托住手机？
17．火箭发射时，宇航员要承受超重的考验。某火箭发射的过程中，有一段时间的加速度达到3.5g，平时重力为10N的体内脏器，在该超重过程中需要的支持力有多大？
18．蹦极是一项极限体育项目。运动员从高处跳下，在弹性绳被拉直前做自由落体运动；当弹性绳被拉直后，在弹性绳的缓冲作用下，运动员下降速度先增加再减小逐渐减为0。下降过程中，运动员在什么阶段分别处于超重、失重状态？
19．当在盛水的塑料瓶壁上扎一个小孔时，水会从小孔喷出，但释放水瓶，让水瓶自由下落，水却不会从小孔流出。这是为什么？
20．设某人的质量为60，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取9.8。
参考答案
1．C
【详解】
A．体重计示数小于体重说明晓敏对体重计的压力小于重力，并不是体重变小， A错误；
B．晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，B错误。
CD．以人为研究对象
mg-FN=ma
求得
方向向下，C正确，D错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．由图可知，t2时刻，小孩速度正向最大，即小孩向下运动到弹力与重力相等的位置，并不是小孩和毯子刚接触，故A错误；
B．由图可知，t3时刻，小孩速度为0，即小孩向下运动到最低点，此时弹力大于重力，故B错误；
C．de段为直线，说明小孩离开毯子向上运动，则t5时刻，小孩刚要离开毯子，故C正确；
D．由图可知，0-t3时间内，先做自由落体，接着向下做加速度减小的加速度运动，再做加速度增大的减速运动，即小孩先失重后超重，同理可知，t3-t6，小孩先超重再失重，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．物体在完全失重的状态下因为质量不变，则惯性不变，A错误；
B．运动是绝对的，但运动的描述是相对的，B正确；
C．质量只有大小，没有方向，所以是标量，C错误；
D．研究月球绕地球运行轨迹时，月球的大小和形状可忽略不计，则可把月球看成质点，D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．初始时刻弹簧伸长，弹力平衡重力，由图象看出，升降机停止运动后弹簧的拉力先变小，即小球向上运动，小球的运动是由于惯性，所以升降机停止前小球是向上运动的，即升降机停止前在向上运动，故A错误；
B．O-t1时间内，小球向上运动，t1-t3时间内，小球向下运动，加速度先向下后向上，则速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，故B正确；
C．t1-t2时间内，重力大于弹力，加速度向下，也处于失重状态，故C错误；
D．t3时刻处于最低点，t3-t4时间内，小球向上运动，弹力大于重力，小球向上做加速运动，t4时刻速度最大，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】
由于电梯与球A之间的绳索可视为不可伸长，即球A和电梯的加速度相同，因为电梯质量远大于其内物体质量，钢索撕裂后，可视为在自身重力下运动，因此加速度大小为，弹簧形变为宏观形变，在瞬间不可更改，因此球B受力几乎不变，其加速度为0，所以ABC错误，D正确，故选D。
6．A
【详解】
水杯自由下落，处于完全失重状态，水对侧壁不产生挤压，故断流。同时木块受到的浮力变为0，故木块的加速度也为g，与水的加速度一样，木块相对水面位置不变。
故选A。
7．B
【详解】
在电梯加速上升的过程中，该同学的加速度方向竖直向上，处于超重状态，所以视重大于实重，即看到体重计的示数大于他的重力，故B正确。
故选B。
8．B
【详解】
当物体的加速度向下时处于失重状态，则当物体加速向下时处于失重状态；当物体加速向上和减速向下时，加速度都向上，处于超重状态。当物体匀速向下时既不失重也不超重。
故选B。
9．A
【详解】
AC．由题意可知，“导师战车”在倾斜轨道上先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动，全程不是匀变速直线运动，当处于加速下滑过程，导师具有向下的分加速度，处于失重状态，当处于减速下滑过程，导师具有向上分加速度，处于超重状态，A正确，C错误；
B．由牛顿第二定律可知，“导师战车”所受合力先沿斜面向下，后沿斜面向上，B错误；
D．根据题中信息可以估算导师运动的平均速度
由于全程不是匀变速直线运动，故无法估算导师运动的中间时刻速度，D错误。
故选A。
10．D
【详解】
A．对小球受力分析，受竖直向下的重力和竖直向上的弹力，根据牛顿第二定律可得
解得
A错误；
BC．细绳断裂瞬间，弹簧弹力不会突变，小球依然有向上的加速度，大小等于2m/s2，小球处于超重状态，BC错误；
D．细绳断裂瞬间，箱子受竖直向下的重力和竖直向下的弹簧的弹力，根据牛顿第二定律可得
解得
D正确。
故选D。
11．C
【详解】
ABC．在Pa段绳还没有被拉长，人做自由落体运动，所以处于完全失重状态，在ab段绳的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，处于失重状态；在bc段绳的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故A、B错误，C正确；
D．在c点，绳的形变量最大，绳的拉力最大，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故D错误；
故选择：C。
12．B
【详解】
A．起跳时跳板对她的支持力和她对跳板的压力时一对相互作用力，大小相等，故A错误；
B．起跳后在上升过程中，加速度方向向下，运动员处于失重状态，故B正确；
C．运动员经过最高点时受到竖直向下的重力作用，加速度方向向下，处于失重状态，没有处于平衡状态，故C错误；
D．在下降过程中，加速度方向向下，运动员处于失重状态，故D错误。
故选B。
13．ACD
【详解】
A．释放瞬间，对于物体，根据牛顿第二定律
又
解得
故A正确；
B．物块竖直向上移动一段距离的过程中，当F＞mg，且F减小，根据牛顿第二定律知加速度减小，方向向上；当F＜mg，且F减小，根据牛顿第二定律知加速度增大，方向向下，故B错误；
C．物块竖直向上移动一段距离的过程中，加速度方向先向上后向下，物块先处于超重状态后处于失重状态，故C正确；
D．物块竖直向上移动一段距离的过程中，加速度方向先向上后向下，物块先做加速运动后做减速运动，故D正确。
故选ACD。
14．AD
【详解】
A．根据s-t图象的斜率表示速度，由图可知，在0～t1时间内速度增加，该时间段内乘客加速上升，加速度方向向上，处于超重状态，故A正确；
B．在t1～t2时间内，x-t图象的斜率保持不变，乘客的速度不变，乘客向上做匀速直线运动，故B错误；
CD．在t2～t3时间内，x-t图象的斜率变小，乘客的速度减小，乘客向上做减速运动，加速度向下，处于失重状态，乘客所受支持力小于重力，由牛顿第三定律可知乘客对电梯的压力小于乘客所受重力，故C错误，D正确；
故选AD。
15．BD
【详解】
A．v?t图像表示潜艇“掉深”后的速度变化情况，“掉深”前在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行，所以不知道“掉深”前的速度，故A错误；
B．因潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行，潜艇在高密度海水区域受到的浮力为
故B正确；
C．根据v?t图像，潜艇“掉深”后竖直向下的最大位移为
故C错误；
D．潜艇“掉深”后在10～30s时间内，加速度方向向上，处于超重状态，故D正确。
故选BD。
16．(1)人的手感觉不到手机的压力；(2)5.4N
【详解】
(1)当座舱落到离地面50m的位置时，座舱以及人、手机都在自由下落，均处于完全失重状态，因此人的手感觉不到手机的压力，就好像手机没有重量一样；
(2)设座舱做匀减速运动的加速度为a，座舱自由下落h1=48m后的速度为v，之后匀减速运动h2=28m到地面时刚好停下，则
解得
座舱落到离地面15m的位置时，手机处于超重状态，设人手托手机的力为F，则
解得
17．45N
【详解】
设在该超重过程中需要的支持力为FN，由牛顿第二定律可得

解得
18．在弹性绳被拉直前运动员处于完全失重状态；从弹性绳刚被拉直到绳的拉力增大到等于运动员的重力，运动员处于失重状态；从弹性绳的拉力等于运动员的重力开始直到运动员的速度减小为零，运动员处于超重状态。
【详解】
超重是指物体对支持面的压力或者悬挂绳的拉力大于自身的重力，失重是指压力或拉力小于自身重力，完全失重是指压力或拉力为零，据此可以判断：在弹性绳被拉直前运动员处于完全失重状态；从弹性绳刚被拉直到绳的拉力增大到等于运动员的重力，运动员处于失重状态；从弹性绳的拉力等于运动员的重力开始直到运动员的速度减小为零，运动员处于超重状态。
19．见解析
【详解】
当释放水瓶后，水瓶自由下落，瓶和水均处于完全失重状态，瓶中各处的水(包括小孔处的水)的压强都等于大气压，水之间没有互相挤压，故水不能从瓶中流出。
20．603N，方向竖直向下
【详解】
人站在电梯内的水平地板上，随电梯上升过程中受到两个力的作用：重力和地板的支持力，受力分析如图所示：
设竖直向上方向为坐标轴正方向，根据牛顿第二定律，有
解得
根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力，方向竖直向下。