2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册 5.5超重与失重 同步作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册
5.5超重与失重 同步作业（解析版）
1．如图甲所示，高层建筑室外擦玻璃的工人在进行室外作业，为了保障安全，他们身上都绑有安全带，安全带上有救生缓降器，缓降器由挂钩（或吊环）、吊带、绳索及速度控制装置等组成，以保证工人的安全。设某次工人完成高空作业后从离地面某高度处通过安全带安全着陆，图乙是工人运动全过程的图像。下列说法正确的是（　　）
A．0到段时间内工人处于超重状态
B．到段时间内工人的平均速度等于
C．工人初始位置离地面高度为
D．整个过程中绳索对工人的拉力先变大后变小
2．放在电梯地板上的一个木箱，被一根处于伸长状态的弹簧拉着而处于静止状态，如图所示，后发现木箱突然被弹簧拉动，据此可判断出电梯的运动情况是（　　）
A．匀速上升 B．加速上升
C．加速下降 D．减速下降
3．每个小伙伴都有一个飞行梦，现在钢铁侠的梦想就能成为现实。2020年中国深圳光启公司的马丁飞行背包接受预定，交付期一年。消防员利用马丁飞行背包在某次高楼火灾观测时，从地面开始竖直飞行的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．消防员上升的最大高度为225m
B．消防员在内正处于下降阶段
C．消防员在之间处于失重状态
D．消防员在内的平均速度大小为零
4．2020年11月10日由我国自主研发的载人潜水器“奋斗号”在马里亚纳海沟成功探底，探底深度为10909m。下 列说法正确的是（　　）
A．测量深度10909m时，潜水器不能看作质点
B．10909m是指潜水器的路程
C．下潜过程潜水器始终处于失重状态
D．潜水器加速上升时处于超重状态
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分别为曲线在时和时的切线，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．时电梯一定处于超重状态
C．时电梯的加速度大小为
D．时电梯的加速度为时电梯加速度的6倍
6．一物体被吊车用钢索竖直向上提升过程的v-t图像如图所示。下列判断正确的是（　　）
A．0～35s内物体被吊起提升高度为60m
B．0～10s内的平均速度大于30s～35s内的平均速度
C．10～30s内物体速度最大，钢索最容易断裂
D．30～35s物体的加速度最大
7．在电梯中，把一重物置于水平台秤上，台秤与力传感器相连，电梯先从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动；传感器屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系（FN-t）图象，如图所示，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．电梯在启动阶段经历了4s的加速上升过程
B．电梯的最大加速度是m/s2
C．重物在0到4s的时间里，先超重后失重
D．在整个过程中，重物重力先变大，后不变，再变小，最后又不变
8．将重40N的物体放在竖直升降电梯的地板上。某段时间内，物体受到电梯地板的支持力随时间变化的图像如图所示，由此可以判断（　　）
A．t=1s时刻电梯只可能向上减速运动
B．t=6s时刻电梯一定处于静 止状态
C．t=1ls时刻电梯不可能正在向上运动
D．t=11s时刻电梯的加速度方向一定竖直向下
9．所受重力大小为G的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移s与时间t的关系如图所示。乘客所受支持力大小为FN，速度大小为v，则（　　）
A．0~t1时间内，v增大，FN＞G
B．t1~t2时间内，v增大，FN=G
C．t2~t3时间内，v减小，FN＞G
D．0~t3时间内，v增大，FN＞G
10．在某建筑工地，有一工件在电机的牵引下从地面竖直向上送至指定位置进行安装，已知该工件先后经历匀加速、匀速、匀减速直线运动三个阶段。当工件加速运动到总距离的一半时开始计时，测得电机的牵引力随时间变化的图像如图所示，当时工件速度恰好减为0且到达指定位置。整个过程中不计空气阻力，重力加速度，则（　　）
A．时间内，工件一直处于失重状态
B．工件做匀速运动的速度大小为
C．工件做匀减速运动加速度大小为
D．地面和指定位置之间的总距离为56m
11．图甲为门式起重机，它可以将列车上静止的集装箱竖直向上提升到一定高度。若选竖直向上为正方向，测得集装箱竖直方向运动过程中的加速度a随位移x变化的规律如图乙所示。下列判断正确的是（　　）
A．在x=4m时，集装箱的速度为2m/s
B．在0~4m内，集装箱运动的时间为s
C．在4~6m内，集装箱处于超重状态
D．集装箱上升的最大高度为6m
12．如图所示，升降机的水平底面上放有重为G的物体，升降机底面对它的支持力大小为N，它对升降机底面压力大小为F，下列说法正确的是（　　）
A．不管升降机怎样运动，总有F>N
B．当升降机自由下落时，N＝0，F＝0
C．当N>G时，物体超重，升降机的速度方向一定向上
D．当N>G时，物体超重，升降机的加速度方向一定向上
13．如图所示为学生手端餐盘准备用餐的情景，假设盘保持水平，盘里的碗、碟、水果的四周都留有空间，并与餐盘保持相对静止，则下列说法正确的是（　　）
A．减速行走时，水果一定受到3个力的作用
B．加速向前行走时，盘对碗的作用力水平向前
C．将餐盘竖直向下放到餐桌上的过程中，食物都处于失重状态
D．若途中停下看通知时，餐盘稍微倾斜，但盘和里面的东西都静止，则盘对碗的支持力垂直盘面向上
14．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．整个上升过程中的平均速度大于0.5m/s
15．下面哪种运动的情况物体处于超重状态（　　）
A．平抛出去的物体在落地前
B．竖直向上加速发射火箭中的物体
C．汽车通过凸形桥顶时
D．荡秋千的人摆过最低位置时
16．质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少?（g=10 m/s2）
(1)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升；
(2)升降机以5 m/s2的加速度匀加速下降。
17．某人在以a＝0.5m/s2的加速度匀加速下降的升降机中最多可举起m1＝90kg的物体，则此人在地面上最多可举起多少千克的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝40kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？（g取10m/s2）
18．某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”，其构造如图所示，一根轻弹簧上端固定在支架上，下端悬挂一重物，弹簧左侧固定一刻度尺。在弹簧下端悬挂1.0N重物，重物静止时指针所指位置的刻度标记为0，两条相邻长刻线间距离设为d，取g＝10m/s2。
(1)在弹簀下端悬挂0.9N重物，重物静止时指针指在刻度尺上的C位置。求此弹簀的劲度系数；
(2)将这个“竖直加速度测量仪”置于在竖直方向运动的电梯中。悬挂1.0 N重物时，在电梯运动的某段时间内，指针指在刻度尺上的C位置。
①判断电梯处于超重状态还是失重状态，并简要说明电梯的运动情况；
②求电梯的加速度。
19．如图甲所示为潍坊市政府广场两座百米多高的观光塔。游客乘坐观光电梯就可以从1层到达观光平台。若质量的人站在电梯平台上在时由静止开始上升，运动的图像如图乙所示，。求该过程中：
(1)电梯运行的最大速度；
(2)人对电梯的最小压力。
20．小明住的楼房中有一部电梯，小明用了两种方法估测电梯在加速和减速过程中的加速度。
方法1 用测力计悬吊一个重物，保持测力计相对电梯静止，测得电梯上升加速时测力计读数为，减速时为。小明了解到该电梯加速和减速过程的加速度大小是相同的。由此，请估算电梯变速运动时加速度有多大？
方法2 用手机的加速度传感器测量电梯上升中由起动到停止的加速度。请描述此过程电梯的图像是怎样的。再用手机实地测一下看是怎样的。
参考答案
1．D
【详解】
A．0到段时间内工人向下加速运动，加速度方向向下，处于失重状态，故A错误；
B．到段时间内如果做匀加速直线运动，位移等于下图中阴影部分面积，则工人的平均速度等于；实际上工人位移等于曲线与时间轴围成的面积，实际位移大于匀加速时的位移，到段时间内工人的平均速度大于，故B错误；
C．图线与时间轴围成的面积表示位移，工人初始位置离地面高度等于曲线与时间轴围成的面积，小于，故C错误；
D．根据牛顿第二定律，结合图线的斜率可知，斜率先减小零后反向增大，再减小，则加速度减小到零然后方向变反，加速度增大。对于斜率先减小后反向增大过程
可知，拉力一直增大；最后斜率为负，加速度为负，且加速度减小，有
则拉力减小，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
木箱受到弹簧弹力的作用而处于静止状态，说明弹力与地板的静摩擦力达到了二力平衡，也说明弹簧弹力小于木箱和地板之间的最大静摩擦力；后来木箱突然被弹簧拉动，说明木箱和地板之间的最大静摩擦力变小了，小于等于弹簧的弹力。最大静摩擦力变小，说明木箱对地板的压力变小了，小于木箱所受的重力；根据牛顿第三定律，地板对木箱的支持力也小于木箱所受的重力，则木箱所受的合力竖直向下。根据牛顿第二定律，木箱具有竖直向下的加速度，即加速下降，或者减速上升。
故选C。
3．C
【详解】
A．消防员在0～90s速度为正值向上，由图象与时间轴围成的面积可知消防员上升的高度
故A错误；
B．由图可知，消防员在内向上做减速运动，故B错误；
C．消防员在之间向下做加速运动，则处于失重状态，故C正确；
D．消防员在内为位移为图线与坐标轴所围的面积不为0，则平均速度不为0，故D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．测量深度10909m时，潜水器大小可以忽略，能看作质点，故A错误；
B．10909m是指潜水器的深度，是位移大小，故B错误；
C．加速下潜时，加速度向下，处于失重状态，减速下潜时，加速度向上，处于超重状态，故C错误；
D．潜水器加速上升时，加速度向上，处于超重状态，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．由题图可知，图中切线斜率的倒数表示加速度大小，即
由图可知切线斜率逐渐增大，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，所以不能判断电梯是超重状态还是失重状态，选项B错误；
C．时有
选项C错误；
D．时
则
选项D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．v-t图像图线与时间轴所围成的面积表示位移，则0～35s内物体被吊起提升高度为
故A错误；
B．根据平均速度公式
知，0～10s内的平均速度的大小等于30s～35s内的平均速度的大小，均为1m/s，故B错误；
C．由v?t图象知10～30s内物体速度最大，但为匀速直线运动，拉力等于重力；前10s内物体做匀加速直线运动，处于超重状态，拉力最大，钢索最容易发生断裂。故C错误；
D．由v?t图象图线斜率等于加速度，知30～35s物体的加速度最大，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
AC．0~4s，压力大于重力，电梯加速度竖直向上，处于超重状态，做加速上升。故A正确；C错误；
B．根据图像信息可得，压力保持不变时，根据二力平衡有
解得
压力即支持力最大为50N，此时加速度最大，由牛顿第二定律有
代入数据，得
故B错误；
D．在整个过程中，重物重力保持不变。故D错误。
故选A。
8．D
【详解】
A．t=1s时刻，物体受到电梯地板的支持力大于重力，加速度竖直向上，电梯可能向上加速运动，也可能向下减速运动。故A错误；
B．t=6s时刻，物体受到电梯地板的支持力等于重力。电梯可能静止，也可能做匀速运动。故B错误；
CD．t=1ls时刻，物体受到电梯地板的支持力小于重力，加速度竖直向下，电梯可能向上减速运动，也可能向下减速运动。故C错误；D正确。
故选D。
9．A
【详解】
因s-t图像的斜率等于速度，可知
A．0~t1时间内，v增大，人向上加速，超重，则FN＞G，选项A正确；
B．t1~t2时间内，v不变，人匀速上升，则FN=G，选项B错误；
C．t2~t3时间内，v减小，人向上减速，则失重，则FND．由以上分析可知，选项D错误。
故选A。
10．CD
【详解】
A．该工件先后经历匀加速、匀速、匀减速直线运动三个阶段，图线表示的是匀速的后半段和匀减速，所以0～10s时间内，工件做匀速运动，处于平衡状态，选项A错误；
B．根据动量定理得
匀速运动时有
解得
工件做匀速运动的速度大小为2m/s，选项B错误；
C．根据牛顿第二定律得
解得
工件做匀减速运动的加速度大小为0.25m/s2，选项C正确；
D．地面和指定位置之间的总距离为
选项D正确；
故选CD。
11．BC
【详解】
A．由题意，集装箱离开列车时的速度为0，之后在0~4m内竖直向上做匀加速直线运动，由2ax=v2，得x=4m时，集装箱的速度v=m/s，A错误；
B．由v=at得，t=s，B正确；
C．在4~6m内，集装箱向上做加速度逐渐减小的加速运动，加速度向上，集装箱处于超重状态，C正确；
D．当x=6m时，加速度减小为0，向上的速度达到最大，故还会继续向上运动，D错误。
故选BC。
12．BD
【详解】
A．F和N是作用力与反作用力，不管升降机怎样运动，总有F=N，故A错误；
B．当升降机自由下落时，a=g，处于完全失重状态，重力不变，N=0，F＝0，故B正确；
CD．当N>G时，物体超重，根据牛顿第二定律知，加速度方向运动向上，升降机可能向上做加速运动，可能向下做减速运动，故C错误，D正确。
故选BD。
13．AD
【详解】
A．减速行走时，水果一定受到3个力的作用，分别是重力、支持力、摩擦力，A正确；
B．加速前行时，盘子对碗产生两个作用力，分别是支持力和向前的摩擦力，合力斜向前方，B错误；
C．将餐盘竖直向下放到餐桌上的过程中，食物都先处于失重，后处于超重状态，C错误；
D．若途中停下看通知时，餐盘稍微倾斜，但盘和里面的东西都静止，弹力垂直于接触面，所以盘对碗的支持力垂直盘面向上，D正确；
故选AD。
14．BD
【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，故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，故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，故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，故D正确；
故选BD。
15．BD
【详解】
A．平抛出去的物体在落地前，只受重力，处于完全失重状态，A错误；
B．竖直向上加速发射火箭中的物体，支持力大于重力，处于超重状态，B正确；
C．汽车通过凸形桥顶时，向心加速度向下，处于失重状态，C错误；
D．荡秋千的人摆过最低位置时，向心加速度向上，支持力大于重力，处于超重状态，D正确。
16．(1) 840N；(2) 300N
【详解】
(1)当升降机以4m/s2的加速度匀加速上升时，以人为研究对象，根据牛顿第二定律得
代入解得
由牛顿第三定律得到人对体重计的压力大小等于，即体重计的读数为840N。
(3)当升降机以5m/s2的加速度匀加速下降时，以人为研究对象，根据牛顿第二定律得
代入解得
由牛顿第三定律得到体重计的读数为300N。
17．85.5kg；11.375m/s2
【详解】
以物体为研究对象，对物体进行受力分析及运动状态分析，如图甲所示
设人的最大“举力”为F，由牛顿第二定律得
m1g－F＝m1a1
解得
F＝m1（g－a1）＝855N
当他在地面上举物体时，设最多举起质量为m0的物体，则有
m0g－F＝0
解得
m0＝85.5kg
此人在某一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝40kg的物体，由于m0＝85.5kg>m2＝40kg，显然此时升降机一定处于超重状态，对物体进行受力分析和运动情况分析，如图乙所示，由牛顿第二定律得
F－m2g＝m2a2
解得
a2＝＝11.375m/s2
即升降机加速上升的加速度为11.375m/s2。
18．(1)；(2)①电梯处于失重状态，可能的运动状态是：加速下降或减速上升；②1.0 m/s2，方向竖直向下。
【详解】
以重物为研究对象，重物受到重力和弹簧的拉力。以竖直向上为正方向。
(1)设悬吊0.9 N重物时，弹簧形变量为x1；悬吊1.0 N重物时，弹簧形变量为x2.
根据胡克定律及二力平衡条件
kx1=G1
kx2=G2
代入已知条件
G2－G1=k·2d
解得
(2)①电梯处于失重状态，可能的运动状态是：加速下降或减速上升。
②根据牛顿第二定律
F－mg=ma
解得
a=－1.0 m/s2
电梯的加速度大小为1.0 m/s2，方向竖直向下。
19．(1)2.5m/s；(2)570N
【详解】
(1)由a-t图像可知，电梯先做匀加速运动，再做匀速运动，然后做匀减速运动；当在5s末速度最大，最大速度

(2)电梯减速上升时，人对电梯压力最小，则

解得
20．(1)；(2)见解析
【详解】
方法1：设物体质量为m，电梯加速度大小为a，则
解得
方法2：加速过程中加速度方向向上，加速度大小恒定；匀速上升过程中加速度为零；减速停止的过程中加速度方向向下，大小恒定。如下图所示：