2021-2022学年粤教版（2019）必修第一册 4.6失重和超重 课后练习（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第一册
4.6失重和超重
课后练习（解析版）
1．2015年1月14日，“蛟龙”号在西南印度洋龙旂热液区执行印度洋科考首航段的最后一次下潜，这也是“蛟龙”号在这个航段的第9次下潜。假设在某次实验时，“蛟龙”号深潜器内的显示屏上显示出了从水面开始下潜到最后返回水面10
min内速度图像，下列说法正确的是（　　）
A．本次下潜的最大深度为360m
B．全过程中最大加速度是0.025m/s2
C．0~4min内平均速度为6m/s
D．0~1min和8~10min的时间内潜水员处于超重状态
2．如图是某人站在力传感器上做下蹲-起跳动作的示意图，中间的●表示人的重心。图是根据传感器画出的F-t图线。两图中a-g各点均对应，其中有几个点在图中没有画出，图中a、c、e对应的纵坐标均为700N。取重力加速度g=10m/s2.请根据这两个图所给出的信息，判断下面说法中正确的是（　　）
A．此人重心在b点时处于超重状态
B．此人重心在c点时的加速度大小大于在b点时的加速度大小
C．此人重心在e点时的加速度大小大于在a点时的加速度大小
D．此人重心在f点时的脚刚好离开传感器
3．2020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
4．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
5．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
6．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
7．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
8．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
9．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
10．如图甲所示，在升降机的顶部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，弹簧下端挂一个质量为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的变化关系如图乙所示，g为重力加速度，则（　　）
A．升降机停止前在向下运动
B．0~t1时间内小球处于失重状态，速率不断增大
C．t2~t3时间内小球处于超重状态，速率不断减小
D．t3~t4时间内小球处于超重状态，速率不断减小
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．网红景点“长江索道已成为重庆旅游的一张靓丽名片，如图1所示为长江索道上运行的轿厢，为研究轿厢及厢中乘客的受力和运动情况，建立如图2所示物理模型，倾斜直索道与水平面夹角为30°，载人轿厢沿钢索做直线运动，轿厢底面水平，质量为m的人站立于轿厢底面且和轿厢壁无相互作用，人和轿厢始终保持相对静止，某次运行中测得人对轿厢底面的压力恒定为1.2mg，g为重力加速度，则下列说法正确的是（　　）
A．轿厢一定沿钢索向上运动
B．轿厢的加速度一定沿钢索向上
C．轿厢对人的摩擦力水平向右
D．人对轿厢的作用力大小为1.4mg
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
16．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重。既新奇又刺激，很受同学们欢迎。其原理是将巨型娱乐器械由升降机送到离地面60m的高处，然后让座舱自由下落，落到离地面20m高时，制动系统启动，座舱均匀减速，到地面时刚好停下。若座舱中的小李体重500N，试求：
(1)此过程中的最大速度是多少？当座舱落到离地面30m的位置时，水平支持面对小李的支持力是多少？
(2)当座舱落到离地面15m的位置时，小李对水平支持面的压力是多少？（取g=10m/s2）。
(3)小李从开始下落经多长时间到达地面？
17．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。
18．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。
参考答案
1．A
【详解】
A．深潜器在0～4?min内一直向下运动，在t=4?min时，达最大深度
A正确；
B．根据图像的倾斜程度表示加速度，0-1s内倾斜大，加速度最大，故最大加速度为
B错误；
C．0～4?min内的平均速度
C错误；
D．潜水员在0～1?min内的加速度竖直向下，处于失重状态，D错误。
故选A。
2．D
【详解】
刚开始，人站立在传感器上，重力等于支持力，传感器的示数为700N，即人的体重为700N，a、c、e点在同一水平线上，支持力相等，合力为零，加速度均为0，b点传感器的支持力小于重力700N，人处于失重状态，d点传感器的支持力大于人的重力，加速度向上，人处于超重状态，f点时，传感器的示数为0，人与传感器脱离接触，ABC错误，D正确.
故选D。
3．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。
4．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。
5．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。
6．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。
7．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。
8．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。
9．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。
10．C
【详解】
A．升降机在匀速运行过程中突然停止，由于惯性，小球会继续沿着原来的
运动方向运动一段时间，弹簧处于伸长状态，时间内，小球处于失重状态，弹簧弹力由mg减小为0，说明弹簧逐渐恢复原长，升降机停止前在向上运动，小球在继续向上运动，A错误；
B．时间内，拉力小于重力，小球处于失重状态，加速度的方向向下，与速度反向，则速度逐渐减小，B错误；
CD．同理分析可得：时间内，小球向上减速，加速度方向一直向下，小球处于失重状态；时间内，小球向下加速，加速度方向一直向下，小球处于失重状态；时间内，小球向下减速，加速度方向一直向上，小球处于超重状态；时间内，小球向上加速，加速度方向一直向上，小球处于超重状态，C正确，D错误。
故选C。
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．BC
【详解】
ABC．某次运行中测得人对轿厢底面的压力恒定为1.2mg，大于人的重力，即人和轿厢有竖直向上的分加速度，又因为加速度方向一定沿索道方向，说明人受到水平向右的摩擦力，索道的加速度方向沿索道向上，人和轿厢向上加速或者向下减速，A错误，BC正确；
D．以人为研究对象，在竖直方向上，则有
则人在水平方向的加速度为
则轿厢对人的作用力大小为
联立解得：；
由牛顿第三定律可得，人对轿厢的作用力大小为
D错误；
故选BC。
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)，0；(2)1500N；(3)
【详解】
(1)由题意可知，座舱先自由下落40m，在20m高处时制动系统开始启动后做匀减速运动，所以下落40m时速度最大，设为v，由v2=2gh1，得
离地面30m时，座舱自由下落，处于完全失重状态，所以水平支持面对小李的支持力为0；
(2)设匀减速运动的加速度大小为a2，由v2=2a2h2，得
对小李，由牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律，小李对水平支持面的压力是1500N；
(3)自由下落的时间为
匀减速的时间为
则总时间为
17．(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。
18．(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