6.4超重与失重 课时练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版必修1
6.4超重与失重
课时练（解析版）
1．某同学打开装有加速度传感器的智能手机，平持着手机乘坐竖直升降电梯，看到加速度随时间变化的图像如图所示，系统以竖直向上为正方向。以下判断正确的是（　　）
A．该同学一定是乘电梯下楼的
B．ac段处于超重状态，df段处于失重状态
C．ac段电梯向下运动，cd段电梯匀速运动，df段电梯向上运动
D．ab、de段电梯加速运动，be、ef段减速运动，cd段匀速运动
2．在饮料瓶的下方戳一个小孔，瓶中灌水，手持饮料瓶静止不动时，小孔中有水喷出，忽略空气阻力，有（　　）
A．松手让瓶自由下落，下落过程中，小孔中仍有水喷出，但速度变慢
B．松手让瓶自由下落，下落过程中，水不再从小空中喷出
C．将瓶以一定的速度竖直向上抛出，上升过程，小孔中仍有水喷出且速度不变
D．将瓶以一定的速度竖直向上抛出，上升过程，小孔中仍有水喷出且速度变快
3．在静止的电梯里，质量为m的某人站在测力计上，当电梯以大小为g的加速度匀减速下降时，下列说法正确的是（　　）
A．此人对测力计的压力小于测力计对他的支持力
B．测力计示数为mg
C．测力计示数为mg
D．此人处于失重状态
4．假设飞机在某次任务中，在竖直方向向上先做减速运动后做加速运动，该过程飞行员（　　）
A．一直处于失重状态
B．一直处于超重状态
C．先处于失重状态，后处于超重状态
D．先处于超重状态，后处于失重状态
5．篮球是中学生最喜爱的运动之一，在某次定点投篮表演中，运动员完成一次漂亮的投篮（不计空气阻力），下列关于篮球的分析正确的是（　　）
A．在空中运动的过程中，手对篮球的作用力使球运动状态改变
B．在空中运动的过程中，篮球处于完全失重状态
C．在上升过程中，篮球受向上的冲力和重力两个力
D．在下落过程中，篮球处于超重状态
6．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示，由图可知下列说法正确的是（　　）
A．时间内，乘客的速度v增大
B．时间内，乘客的加速度方向向上
C．时间内，乘客的加速度方向向下
D．时间内，乘客处于超重状态
7．关于自由落体运动，下列说法正确的是（　　）
A．该同学处于超重状态
B．该同学处于失重状态
C．该同学的重力变大
D．该同学的重力变小
8．蹦极是一种极限体育项目，可以锻炼人的胆量和意志。某人身系弹性蹦极绳（可近似认为满足胡克定律）从水面上方高台下落，人下落一定高度后速度减为零，此时人距水面还有一段距离。忽略空气阻力的影响，人可视为质点，不计弹性绳的重力。则在人下降的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．人一直处于失重状态
B．人一直处于超重状态
C．人下降到最低点时受到的弹力等于人受到的重力
D．弹性蹦极绳的弹力等于人受到的重力瞬间人的速度达到最大值
9．一体重为50kg的同学站在电梯的体重计上，某段时间内该同学发现体重计的示数保持在45kg，重力加速度为g。则在这段时间内（　　）
A．该同学处于失重状态，但重力不变
B．该同学对体重计的压力小于体重计对该同学的支持力
C．该同学的重力势能减小，动能增大
D．电梯一定向下加速运动，加速度大小为
10．在升降电梯内的地板上放一家用体重计。电梯静止时，某同学站在体重计上，示数为50kg。电梯运行过程中，某一小段时间内该同学发现体重计示数如图所示。已知重力加速度为g，则在这段时间内，下列说法正确的是（　　）
A．该同学所受的重力变小了，处于失重状态
B．该同学对体重计的压力小于体重计对该同学的支持力
C．电梯一定在竖直向下运动
D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下
11．如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面下降到最低点为第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，则运动员（　　）
A．在第—过程中始终处于失重状态
B．在第一过程中先处于失重状态，后处于超重状态
C．在第二过程中始终处于超重状态
D．在第二过程中先处于超重状态，后处于失重状态
12．把一个质量为0.5kg的物体挂在弹簧秤下，在电梯中看到弹簧秤的示数是3N，g取?10m/s2，则可知电梯的运动情况可能是（?
）
A．以4m/s2的加速度加速上升
B．以4m/s2的加速度减速上升
C．以4m/s2的加速度加速下降
D．以4m/s2的加速度减速下降
13．深圳平安金融中心是深圳的标志性景观之一，建筑高度约599米。游客乘坐观光电梯大约1min就可以到达547.6m的观光平台。若电梯及厢内乘客简化成只受重力G与绳索拉力F，已知电梯在t=0时由静止开始上升，其加速度a与时间t的关系如图所示，重力加速度g取10m/s2。下列相关说法正确的是（　　）
A．t=6s时，电梯处于失重状态
B．7~53s时间内，绳索拉力最小
C．t=59s时，绳索拉力F大小等于0.85G
D．t=60s时，电梯速度恰好为0
14．图甲是一台塔吊，图乙为150kg的建筑材料从地面被吊车竖直吊起的简化运动图像，取g=
10m/s2，下列判断正确的是（　　）
A．前10s悬线的拉力恒为1500N
B．46s末材料离地面的距离为22m
C．在30～36s钢索最容易发生断裂
D．36～46s材料处于失重状态
15．如图，电梯内重为20N的物体悬挂在弹簧测力计上，某时刻，乘客观察到测力计示数变为24N，则电梯可能（
）
A．向上加速运动
B．向上匀速运动
C．向下加速运动
D．向下减速运动
16．如图所示，有一个同学在竖直升降的电梯内，探究超重失重现象。该同学站在磅秤上的总质量为50千克。电梯由静止开始向下做匀加速运动，这时开始计时。该同学在磅秤上的示数随时间变化情况图线如图，最后电梯恰好停在地面上，重力加速度取g=10m/s2，求：
(1)电梯作匀速运动时的速度大小；
(2)电梯降落的总位移的大小。
17．某同学学习了牛顿运动定律后，奇思妙想，他利用弹簧测力计设计了如图所示的竖直加速度测量仪，可以用来测量某升降装置竖直上、下运行的加速度。一根轻弹簧固定在小木板上，旁边附有标尺。将重力为0.9N的重物P挂在弹簧下端，静止时指针指向刻度尺C处，当悬挂重力为1.0N的重物Q时，静止时指针所指的刻度标记为O。重物Q与弹簧、木板、标尺共同组成竖直加速度测量仪。取重力加速度。
(1)在某次测量中弹簧指针恰好指向位于刻度A处。求此时升降装置的加速度；
(2)当指针位于刻度E处时，升降装置的加速度。
18．弹簧秤上一个质量的物体，在下列各情况下，弹簧秤的示数为多少？（）
（1）以的速度匀速上升或下降；
（2）以的加速度竖直加速上升；
（3）以的加速度竖直加速下降；
（4）以重力加速度竖直加速下降.
19．如图所示，一块用绳子悬挂起来的平板上放着一个重铁块，铁块下面压着一张纸条。由于纸条能承受的力很小，稍一用力，纸条便会断掉，所以很难将纸条从铁块下面抽出。但剪断绳子，在木板下落之时，可以毫不费力地将纸条从铁块下面抽出来，试阐述其中的道理。
20．“蹦极”是一种能获得强烈失重、超重感觉的非常“刺激”的惊险娱乐项目。人处在离沟底水面上方二十多层楼的高处（或悬崖上），用橡皮弹性绳拴住身体，让人头下脚上自由下落，落到一定位置时弹性绳拉紧。设人体立即做匀减速运动，到接近水面时刚好减速为零，然后再反弹。已知某“勇敢者”头戴重为45N的安全帽，开始下落时的高度为75m，设计的系统使人落到离水面30m时，弹性绳才绷紧。不计空气阻力，则：（取g=10m/s2）
(1)当他落到离水面50m位置时戴着的安全帽对人的头顶的弹力为多少？
(2)当他落到离水面20m的位置时，则其颈部要用多大的力才能拉住安全帽？
参考答案
1．A
【详解】
以竖直向上为正方向，图线abc段加速度负值，故电梯在加速下降，处于失重状态，def段加速度正值，电梯在减速下降，处于超重状态，中间cd段匀速下降，故该同学一定是乘电梯下楼的。
故选A。
2．B
【详解】
AB．松手让瓶自由下落，下落过程中，只受到重力的作用，处于完全失重状态，此时水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水不再从小空中喷出，A错误，B正确；
CD．将瓶以一定的速度竖直向上抛出，上升过程中，只受重力作用，此时水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水不再从小空中喷出，C错误，D错误。
故选B。
3．C
【详解】
AD．当电梯以大小为g的加速度匀减速下降时，人有向上的加速度为g，处于超重状态，人对测力计的压力大于人的重力，故AD错误；
BC．根据牛顿第二定律有
得
故B错误，C正确。
故选C。
4．C
【详解】
飞机攀升过程中，在竖直方向向上先做加速运动后做减速运动，飞机向上加速的过程中加速度的方向向上，处于超重状态；飞机向上减速的过程中加速度的方向向下，处于失重状态。故飞机先失重后超重。
故选C。
5．B
【详解】
A．篮球出手后，篮球不再受手的推力作用，故A错误；
B．在空中运动的过程中，只受重力作用，篮球处于完全失重状态，故B正确；
C．在上升过程中，篮球受重力作用，没有冲力，故C错误；
D．在下落过程中，只受重力作用，篮球处于失重状态，故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．在t1～t2时间内，s?t图象的斜率保持不变，所以速度不变，即乘客匀速上升，故A错误；
BCD．在t2～t3时间内，s?t图象的斜率变小，所以速度减小，即乘客减速上升，加速度方向向下，乘客处于失重状态，故C正确，BD错误。
故选C。
7．B
【详解】
AB．该同学做自由落体运动时，他受到的重力全部提供做自由落体运动的加速度，所以处于失重状态。故A错误，B正确；
CD．物体受到的重力的大小与运动的状态无关，做自由落体运动时，重力不变。故C错误，D错误。
故选B。
8．D
【详解】
AB．人下落一定高度后速度减为零，说明人向下先做加速运动，后做减速运动，则先是处于失重状态后处于超重状态，所以AB错误；
C．人下降到最低点时处于超重状态，受到的弹力大于人受到的重力，所以C错误；
D．弹性蹦极绳的弹力等于人受到的重力时，加速度减小到0，这时人的速度达到最大值，所以D正确；
故选D。
9．A
【详解】
A．同学在这段时间内受支持力小于重力，加速度向下，处于失重状态，是由于他对体重计的压力变小了，而他的重力没有改变，故A正确；
B．对体重计的压力与体重计对小明的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故B错误；
C．该同学可能向上减速也可能向下加速，重力势能可能增大，动能减小，故C错误；
D．以竖直向下为正方向，有：mg-F=ma，解得
a=0.1g
方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，故D错误。
故选A。
10．D
【详解】
A．体重计示数是40kg，示数小于体重，说明晓敏对体重计的压力小于重力，处于失重状态，并不是体重变小，故A错误；
B．该同学对体重计的压力和体重计对同学的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，故B错误；
C．电梯做向上的减速运动也会是失重状态，示数小于其重力，故C错误；
D．以人为研究对象
mg-FN=ma
求得：
方向竖直向下，选项D正确；
故选D。
11．BD
【详解】
AB．运动员刚接触床面时重力大于弹力，运动员向下做加速运动，运动员处于失重状态，随着床面形变的增大，弹力逐渐增大，弹力大于重力时，运动员做减速运动，运动员处于超重状态，故A错误，B正确；
CD．运动员在上升过程，先向上加速，后向上减速，即先处于超重状态后处于失重状态，故C错误，D正确。
故选BD。
12．BC
【详解】
对重物受力分析，根据牛顿第二定律得
解得
方向向下。所以电梯可能以4m/s2的加速度减速上升，也可能以4m/s2的加速度加速下降。
故选BC。
13．CD
【详解】
A．根据a?t图像可知当t=6s时电梯的加速度向上，电梯处于超重状态，故A错误；
B．根据a?t图像可知7~53s时间内，a=0，电梯处于平衡状态，所以绳索拉力等于电梯的重力；而在53~55s时间内，加速度的方向向下，电梯处于失重状态，绳索的拉力小于电梯的重力；所以在7~53s这段时间内绳索拉力不是最小的，故B错误；
C．根据a?t图像可知t=59s时，a<0，电梯减速向上运动，加速度方向向下，此时电梯及厢内乘客由牛顿第二定律有
由图像可得此时加速度大小为
求得
故C正确；
D．a?t图像与时间轴所围的面积表示速度的变化量，而由几何知识可知，60s内a?t图像与时间轴所围的面积为0，所以速度的变化量为0，而电梯的初速度为0，所以t=60s时，电梯速度恰好为0，D正确。
故选CD。
14．BD
【详解】
A．前10s的加速度为
由牛顿第二定律得
解得
F1=1515N
所以A错误；
B．根据位移等于面积得，前36s上升28m，后10s下降6m，46s末离开地面的高度为22m，所以B正确；
C．后30s到46s的过程中，加速度方向向下，拉力小于重力，在0～10s钢索最容易发生断裂，所以C错误；
D．后30s到46s的过程中，加速度方向向下，都处于失重状态，所以D正确。
故选BD。
15．AD
【详解】
由题知物体的重力小于测力计示数，则电梯的加速度向上，物体可能向上做加速运动或向下做减速运动。
故选AD。
16．(1)12m/s；(2)126m
【详解】
(1)静止开始向下做匀加速运动，由牛顿第二定律得
解得
由速度时间公式得
(2)匀加速时位移为
匀速时位移为
匀减速时，由牛顿第二定律得
解得
由速度位移公式得
解得
电梯降落的总位移的大小为
17．(1)3，方向竖直向下；(2)2，方向竖直向上
【详解】
(1)指针指向刻度O时，小球Q所受弹力为
指针指向刻度C时，小球P所受弹力为
由题可知，弹簧形变量为一个大格时，弹力大小变化为
由小球Q的重力可知，小球Q的质量
当弹簧形变量为三大格时，弹力大小变化为
指针指向刻度A时，小球Q所受弹力为
由牛顿第二定律得
解得
，方向竖直向下
(2)指针指向刻度E时，小球Q所受弹力为
由牛顿第二定律得
解得
，方向竖直向上
18．（1）；（2）；（3）；（4）0
【详解】
(1)以物体为研究对象，在运动过程中仅受到两个力作用；竖直向下的重力、竖直向上的弹力，如图所示
匀速上升或下降时，物体的加速度为零，若以向上为正方向，则由牛顿第二定律
得
所以此时弹簧称的示数等于物体的重力，即。
(2)以
匀加速上升，若以向上为正方向，则由牛顿第二定律
得
此时弹簧称的示数比物体的重力大，为（超重现象）。
(3)以
匀加速下降，若取向下为正方向，则由牛顿第二定律
得
此时弹簧称示数比物体的重力小，即为（失重现象）。
(4)以重力加速度匀加速下降，若取向下为正，则由牛顿第二定律
而
得
此时弹簧秤示数为零（完全失重）。
19．见解析
【详解】
因为平板静止时，铁块对纸条的压力为
要拉出纸条，拉力
由于很大，所以需用很大的拉力。而纸条非常脆弱，因此很难将纸条拉出。当剪断悬绳时，铁块自由下落，处于完全失重状态，对纸条的压力为零，这时自然就可以毫不费力地抽出纸条。
20．(1)0；(2)112.5N
【详解】
(1)人在离水面50m位置时，做自由落体运动，处于完全失重状态，对安全帽有
对整体有
所以F=0，由牛顿第三定律可知，安全帽对人头顶的弹力为0。
(2)人下落到离水面30m处时，已经自由下落
此时
匀减速运动距离为
设人做匀减速运动的加速度为a，由
得
安全帽的质量为
对安全帽，由牛顿第二定律可得
解得
故在离水面20m的位置时，其颈部要用112.5N的力才能拉住安全帽。