2021-2022学年粤教版（2019）必修第一册 4.6失重和超重 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第一册
4.6失重和超重
跟踪训练（解析版）
1．2021年7月27日，在东京奥运会跳水女子双人十米跳台决赛中，中国选手陈芋汐/张家齐夺得冠军。运动员在跳台的最外端准备起跳，如图所示，若运动员起跳过程和离开跳台上升的过程均可以看成匀变速运动，则（　　）
A．运动员受到的重力就是她对跳台的压力
B．运动员对跳台的压力是由于跳台发生形变而产生的
C．运动员离开跳台上升到最高点的过程中处于超重状态
D．运动员起跳过程的平均速度和离开跳台上升过程的平均速度相等
2．撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动，完整的过程可以简化成三个阶段：持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落。撑杆跳高的过程中包含很多物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．持杆助跑过程，重力的反作用力是地面对运动员的支持力
B．撑杆起跳上升阶段，弯曲的撑杆对运动员的作用力大于运动员对撑杆的作用力
C．撑杆起跳上升阶段运动员先处于超重状态后处于失重状态
D．越杆下落过程中运动员处于超重状态
3．如图甲所示，质量为m=60
kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10
m/s2，由图像可知（　　）
A．t=0.5
s时，他的加速度为3
m/s2
B．t=0.4
s时，他处于超重状态
C．t=1.1
s时，他受到单杠的作用力的大小是620
N
D．t=1.5
s时，他处于超重状态
4．下面关于超重、失重的说法不正确的是（　　）
A．蹦极运动员一开始做自由落体运动时处于完全失重状态
B．蹦极运动员在弹性绳的缓冲作用下减速下降时处于失重状态
C．航天器在太空轨道上绕地球运行时，航天器内的物体处于完全失重状态
D．载人航天在火箭发射阶段，承受数倍于自身体重压力的航天员处于超重状态
5．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
6．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
7．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
8．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
9．下列说法不正确的是（　　）
A．物体受到合外力的作用，立即产生加速度
B．有弹力一定有摩擦力，有摩擦力不一定有弹力
C．合力一定时，两等大分力间的夹角越大，则两分力越大
D．从“蹲下”状态到“起立”过程中，先出现超重现象后出现失重现象
10．如图，用一细绳将条形磁铁A竖直挂起来，A的下端吸起一小铁块B。A、B质量相等并处于静止状态。现将细绳烧断，不计空气阻力，在A、B同时下落的过程中（　　）
A．小铁块B的加速度为零
B．磁铁A的加速度为2g
C．A、B之间弹力为零
D．A、B整体处于完全失重状态
11．如图所示，小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55
kg，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．由图甲可知电梯此时处于静止或匀速运动状态
B．由图乙可知该同学此时一定处于超重状态
C．由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态
D．由图乙可知电梯此时的加速度约为0.7
m/s2
12．在太空站的完全失重环境中，下列仪器能继续使用的是（　　）
A．水银温度计
B．天平
C．打点计时器
D．弹簧测力计
13．游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重与失重的感觉。下列描述正确的是（　　）
A．当升降机减速下降时，游客是处在超重状态
B．当升降机减速下降时，游客是处在失重状态
C．当升降机加速上升时，游客是处在超重状态
D．当升降机加速上升时，游客是处在失重状态
14．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
15．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
16．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
17．在电梯中，把一物体置于水平台秤上，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；传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图像，如图所示（g取10
m/s2），则：
（1）电梯在启动阶段经历了多长时间的加速上升过程？
（2）该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？
（3）算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？
18．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？
参考答案
1．D
【详解】
A．运动员受到的重力的施力物体是地球，而对跳台的压力的施力物体是运动员，不是同一个力，故A错误；
B．运动员对跳台的压力是由于运动员的脚发生形变而产生的，故B错误；
C．运动员离开跳台上升到最高点的过程中，加速度向下，处于失重状态，故C错误；
D．运动员起跳过程和离开跳台上升过程看成匀变速运动，则根据平均速度
由竖直上抛和自由落体的对称性，可知，运动员起跳过程的平均速度和离开跳台上升过程的平均速度相等，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．重力的反作用力是运动员对地球的吸引力，故A错误；
B．弯曲的撑杆对运动员的作用力和运动员对撑杆的作用力是相互作用力，大小相等，故B错误；
C．撑杆起跳上升阶段，运动员先向上做加速运动，后向上做减速运动，先处于超重状态后处于失重状态，故C正确；
D．越杆下落过程中运动员只受重力，处于完全失重状态，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．根据速度-时间图像斜率表示加速度可知，t=0.5
s时，他的加速度为0.3
m/s2，A错误
。
B．t=0.4
s时他向上加速运动，加速度方向向上，他处于超重状态，B正确。
C．t=1.1
s时他的加速度为0，他受到的单杠的作用力刚好等于重力600
N，C错误。
D．t=1.5
s时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．自由落体的加速度为重力加速度，处于完全失重状态，故A正确，不符合题意；
B．在弹性绳的缓冲作用下减速下降时，加速度方向竖直向上，处于超重状态，故B错误，符合题意；
C．航天器在太空轨道上绕地球运行的向心力由重力提供，因此航天器内的物体处于完全失重状态，故C正确，不符合题意；
D．载人航天在火箭发射阶段，加速向上运动，承受数倍于自身体重压力的航天员处于超重状态，故D正确，不符合题意。
故选B。
5．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。
6．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。
7．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。
8．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。
9．B
【详解】
A．由牛顿第二定律公式
可知物体受到合外力的作用，立即产生加速度，故A正确；
B．摩擦力产生的条件是、接触、相互挤压、相对运动或有相对运动的趋势，可知有弹力不一定有摩擦力，有摩擦一定有弹力，故B错误；
C．合成规律：夹角一定，分力越大合力越大；分力一定，夹角越大合力越小。好好体会这两点，分力大小与夹角大小在得到合力上有相反的效果。所以：夹角越大效果合力小，想让合力不变，就得增大分力了，故C正确；
D．从“蹲下”状态到“起立”过程中，人的速度先增大后减小，为先向上加速后向上减速，先出现超重现象后出现失重现象，故D正确。
本题选错误项，故选B。
10．D
【详解】
AB．细绳烧断后，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到
加速度大小为
方向竖直向下，故A、B错误。
C．由于条形磁铁A对B有向上的吸引力，则A对B一定有向下有弹力，大小等于磁铁的引力，故C错误。
D．细绳烧断后，A、B同时下落，不计空气阻力，重力加速度为g，属于完全失重状态，故D正确。
故选D。
11．ABD
【详解】
A．由题图甲可知小明处于平衡状态，电梯此时处于静止或匀速运动状态，A正确；
BC．由题图乙可知小明处于超重状态，有向上的加速度，则电梯向上加速或向下减速，B正确，C错误；
D．此时小明受到的支持力大小为
FN=59
kg×10
N/kg=590
N
则加速度大小为
a=≈0.7
m/s2
D正确。
故选ABD。
12．ACD
【详解】
凡是依靠重力作用来实现测量的仪器在完全失重环境中均不能使用。水银温度计是依据水银的热胀冷缩来测温度的，打点计时器打点与重力无关，弹簧测力计用于测拉力时仍能在太空站中使用，只是不能用来测物体的重力，天平是依靠重力作用来测质量的。
故选ACD。
13．AC
【详解】
AB．当升降机减速下降时，游客受到重力和支持力，加速度向上，根据牛顿第二定律，有
故
处于超重状态，故A正确，B错误；
CD．当升降机加速上升时，游客受到重力和支持力，加速度向上，根据牛顿第二定律，有
故
处于超重状态，故C正确，D错误。
故选AC。
14．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。
15．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。
16．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。
17．（1）4
s；（2）30
N；不变；（3）
m/s2；
m/s2
【详解】
（1）由题图可知：电梯在启动阶段经历了4
s加速上升过程。
（2）根据题意知，在4～18
s时间内，物体随电梯一起匀速运动，由平衡条件及牛顿第三定律知，台秤受的压力大小和物体的重力相等，即G=30
N
根据超重和失重的本质知物体的重力不变
（3）超重时：台秤对物体的支持力最大为50
N，
由牛顿第二定律得
F合=ma1
则
a1=
m/s2=
m/s2
方向竖直向上
失重时：台秤对物体的支持力最小为10
N
由牛顿第二定律得
F合′=ma2
则
a2=
m/s2=
m/s2
方向竖直向下。
18．（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