2021-2022学年鲁科版必修1 6.4超重与失重 课后作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版必修1
6.4超重与失重
课后作业（解析版）
1．中国航天员王亚平在天宫一号空间实验室进行太空授课演示质量的测量实验。实验通过舱壁打开的一个支架形状的质量测量仪完成。测量过程如图所示，航天员甲把自己固定在支架一端，航天员乙将支架拉到指定位置释放，支架拉着航天员甲由静止返回舱壁。已知支架能产生恒定的拉力F，光栅测速装置能测出支架复位时的速度v和所用的时间t最终测出航天员甲的质量，根据提供的信息，以下说法正确的是（　　）
A．天宫一号在太空中处于超重状态
B．太空舱中，可利用台秤直接测出航天员的质量
C．支架从指定位置释放到复位通过的距离为vt
D．航天员甲的质量为
2．小明乘坐小区竖直升降梯从低楼层到高楼层，共用了12s，升降梯依次经过匀加速、匀速和匀减速制动过程，运动中速度随时间变化如下表所示，下列说法正确的是（　　）
t/s
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
v/（m·s-1）
0
2.0
4.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0
A．前3秒小明做匀加速直线运动
B．最后1秒升降梯的位移是0.5米
C．升降梯匀速运动了20米
D．小明前3秒处于超重状态，最后5秒处于失重状态
3．女子十米台跳水比赛中，运动员从跳台斜向上跳起，一段时间后落入水中，如图所示。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．她在空中上升过程中处于超重状态
B．她上升到最高点时的加速度大小为零
C．她即将入水时的速度为整个跳水过程中的最大速度
D．入水过程中，水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小
4．升降机地板上放一木箱，质量为。当它对地板的压力时，升降机可能做的运动是（　　）
A．加速上升
B．静止
C．减速上升
D．匀速下降
5．如图所示，小球B刚好放在真空容器A内，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是（　　）
A．若不计空气阻力，上升过程中，B对A的压力向上
B．若考虑空气阻力，上升过程中，B对A的压力向上
C．若考虑空气阻力，上升过程中，B对A的压力向下
D．若不计空气阻力，上升过程中，B对A的压力向下
6．小左乘电梯从三楼下降到一楼，在电梯启动和制动时，他所处的状态是（　　）
A．超重、超重
B．失重、失重
C．超重、失重
D．失重、超重
7．2021年3月19日，南京世界室内田径锦标赛将开赛，关于各项体育比赛对运动员动作的解释，下列说法正确的是（　　）
A．跳高运动员助跑是为了增加自己的惯性，以便跳得更高
B．跳马运动员在越马过程中，做空翻动作时处于平衡状态
C．跳水运动员在下落过程中，感觉水面在减速上升
D．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
8．一个电梯上行时的速度—时间图像如图所示。电梯作用在乘客上的力最大是在什么时刻？最小在什么时刻？（
）
A．2s，0
B．2s，6s
C．4s，0
D．0，8s
9．下列关于超重和失重说法正确是（　　）
A．物体处于超重时，物体的重力增加，处于失重时物体的重力减小
B．竖直向上抛的物体上升时超重，下降时失重
C．完全失重时，物体就不受重力，与重力有关的一切现象不存在了
D．在加速上升的电梯中用弹簧秤测一物体的重力，“视重”大于物体的重力
10．如图所示，高大的桥梁都会建造很长的引桥。引桥斜面与汽车之间的动摩擦因数为，对引桥及引桥上行驶的汽车，下列说法正确的是（　　）
A．汽车的重力根据其产生的效果可以分解为沿斜面的下滑力和对斜面的压力
B．汽车沿引桥加速下行过程中处于超重状态
C．建造很长的引桥的目的是减小引桥斜面的倾角从而减小汽车重力沿斜面向下的分力，以保证汽车上桥容易且下桥安全
D．若引桥斜面与水平面所成的夹角为37°，则汽车在引桥上下行时关闭发动机后将加速下滑
11．“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动，将蹦极过程近似看成在竖直方向的运动，重力加速度为g.不计空气阻力，此人在蹦极过程下列说法中正确的是（　　）
A．人第一次下到将绳子拉直前是处于超重状态
B．人第一次下到将绳子拉直前速度最大
C．人第一次下到将绳子刚拉紧的较短时间内处于失重状态
D．人第一次下到最低点返回到绳子松驰后的上升中是处于超重状态
12．高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷。当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后。人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙。不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．人向上弹起过程中，一直处于超重状态
B．人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大小等于人对踏板的作用力
C．弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力
D．从最高点下落至最低点的过程，人先做匀加速运动后做匀减速运动
13．把一个质量为的物体挂在弹簧秤下，在电梯中看到弹簧秤的示数是4N，则电梯的运动情况可能是（　　）
A．以的加速度加速上升
B．以的加速度减速上升
C．以的加速度加速下降
D．以的加速度减速下降
14．质量为50kg的人站在升降机内的体重计上．若升降机由静止上升的过程中，体重计的示数F随时间t的变化关系如图所示，g取10m/s2．
（1）求0—10s内升降机的加速度
（2）求20s时间内人上升的高度
15．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘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75,当落到离地面30m的位置时开始制动,座舱均匀减速.重力加速度取10,不计空气阻力.
（1）求座舱下落的最大速度;
（2）求座舱下落的总时间;
（3）若座舱中某人用手托着重30N的铅球,求座舱下落过程中球对手的压力.
16．质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示，当升降机作下列各种运动时，体重计的读数是多少？
(1)升降机匀速上升；
(2)升降机以4
m/s
2
的加速度加速上升；
(3)升降机以5
m/s
2
的加速度加速下降；
(4)升降机以重力加速度g加速度下降。
17．如图所示，竖直矿井中的升降机可实现地下深处和地面之间的人员快速运送。某一竖直矿井的深度约为120m，升降机运行的最大速度为10m/s。某次升降机从矿井底部向地面运送工作人员，先匀加速运动到最大速度，再匀速运动，最后匀减速运动到达地面。有人恰好站在吊舱内的一台秤上，在升降机上升的过程中发现台秤的读数依次为72kg、60kg、48kg，最终升降机到达地面速度恰好为零。已知升降机吊舱和人员的总质量为2t，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)升降机加速运动时的加速度大小；
(2)减速运动时缆绳对吊舱的拉力大小；
(3)运送过程的总时间。
18．2017年12月17日上午10时34分，由机长吴鑫、试飞员徐远征驾驶的C919第二架客机，从浦东国际机场第四跑道起飞。飞机完成预定试飞科目后于12时34分安全返航着陆。对起飞BC段和降落DE段过程进行观察，模型示意图如图所示，记录数据如下表，如将起飞后BC段和降落前DE段均简化成匀变速直线运动。（取g＝10m/s2）
（1）求C919匀加速运动过程中加速度大小a1及位移大小x1；
（2）求C919匀减速运动过程中所受合力大小与重力的比值；
（3）试比较上述两个过程中飞机对飞行员的力与飞行员自身重力的大小关系。（只写出结果即可，不需论述理由）
运动过程
运动时间
运动状态
起飞BC段
10时34分～10时54分
初速度v0＝170节≈88m/s末速度v＝253节≈130m/s
降落DE段
12时9分～12时34分
着陆时的速度vt＝140节≈72m/s
19．物理课学习超重与失重现象后，某同学回家乘坐电梯时用心体会了一下，发现从电梯上升到静止的过程中，他经历了先加速再匀速，最后减速的运动过程。每次都是在17层到18层（他住18层）的过程中，有明显减速的感觉。有一天，该同学用手机测出电梯
减速时的加速度为0.65m/s2，设该同学的质量为60kg，g=9.8m/s2求，
（1）电梯从17层到18层减速过程中，该同学处于超重状态还是失重状态?
（2）减速过程中，电梯底面对该同学的支持力大小?
（3）电梯以多大的加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零?
参考答案
1．D
【详解】
A．天宫一号在太空中只受万有引力，处于完全失重状态，A错误；
B．完全失重状态下，台秤无法测出航天员的质量，B错误；
C．航天员甲受恒力F的作用，航天员甲做匀加速直线运动，支架从指定位置释放到复位通过的距离为
C错误；
D．航天员甲的加速度
由牛顿第二定律F=ma得航天员甲的质量
D正确。
故选D。
2．B
【详解】
A．由表格数据可知，前2秒速度变化相同，匀加速的加速度a=2m/s2，由表中数据可知匀速的速度为5m/s，据速度公式v=at得，t=2.5s，即匀加速上升2.5s，A错误；
B．最后1秒升降梯的位移
B正确；
C．从2.5s至7s的过程升降梯匀速运动，共历时4.5s，位移
C错误；
D．小明前2.5秒处于超重状态，最后5秒处于失重状态，D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．女子在空中上升的过程中，只受到重力作用，此时加速度等于g，则处于完全失重状态，故A错误；
B．女子在上升到最高点时，速度为零，加速度等于g，故B错误；
C．女子进入水中时，水的浮力逐渐增大，加速度逐渐减小，当加速度减小到零时，速度达到最大，故C错误；
D．根据牛顿第三定律可得，入水过程中，水对她的作用力与她对水的作用力大小相等，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
由题意可知，物体失重，则加速度向下，则升降机可能加速下降或者减速上升。
故选C。
5．B
【详解】
AD．将容器以初速度v0竖直向上抛出后，若不计空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到加速度为g，再以容器A为研究对象，上升过程其合力等于其重力，则B对A没有压力，A对B也没有支持力。故AD错误；
BC．若考虑空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到，上升过程加速度大于g，再以球B为研究对象，根据牛顿第二定律分析，B受到的合力大于重力，B除受到重力外，还应受到向下的压力。A对B的压力向下，B对A的压力向上，故B正确，C错误；
故选B。
6．D
【详解】
电梯向下运动，启动时向下加速，加速度向下，他失重；制动时向下减速，加速度向上，他超重。
故选D。
7．D
【详解】
A．惯性只与质量有关，则跳高运动员助跑，惯性不变，是为了增加自己的初速度，以便跳得更高，选项A错误；
B．跳马运动员在越马过程中，做空翻动作时受重力作用，不是处于平衡状态，选项B错误；
C．跳水运动员在下落过程中，加速下落，则他感觉水面在加速上升，选项C错误；
D．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都只受重力作用，加速度向下，处于失重状态，选项D正确。
故选D。
8．B
【详解】
电梯上行，内，加速度向上，处于超重状态，且在时加速度最大，电梯作用在乘客上的力最大。
内，加速度向下，处于失重状态，且在时加速度最大，电梯作用在乘客上的力最小。
故选B。
9．D
【详解】
A.
物体处于超重时，物体的重力不增加，处于失重时物体的重力不减小，“视重”不等于重力了，A错误；
B.
竖直向上抛的物体上升和下降时，加速度都向下且等于重力加速度，都处于完全失重状态，B错误；
C.
完全失重时，物体仍然受重力，而且重力大小不变，只是“视重”等于零，C错误；
D.
在加速上升的电梯中用弹簧秤测一物体的重力，加速度向上，物体处于超重状态，“视重”大于物体的重力，D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A．重力产生的效果可以分解为沿斜面向下的分力和垂直斜面向下的分力，不是对斜面的压力，故A错误；
B．汽车沿引桥加速下行过程中，加速度沿斜面向下，汽车处于失重状态，故B错误；
C．设引桥与水平面的夹角为θ，根据汽车在引桥上的受力情况可知，重力沿引桥面方向的分力为mgsinθ，引桥越长，θ越小，mgsinθ越小，可以减小过桥车辆的重力在引桥面方向的分力，保证汽车上桥容易下桥安全，故C正确；
D．若引桥斜面与水平面所成的夹角为37°，重力沿斜面向下的分力为
mgsin37°=0.6mg
汽车所受的摩擦力为
μmgcos37°=0.75×mg×0.8=0.6mg
汽车受力平衡，匀速下滑，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
AＣ．人第一次下到将绳子拉直前只受到重力作用，属于完全失重，故A错误，C正确；
B．人第一次下落到速度最大时，加速度为零，重力等于绳子的拉力，故B错误；
D．人第一次下到最低点返回到绳子松驰后的上升中是首先处于超重状态，当重力大于弹力后，为失重状态，故D错误。
故选C。
12．BC
【详解】
A.
人向上弹起过程中，离开地面前，先加速上升后减速上升，加速度方向先向上后向下，先超重后失重，离开地面后加速度方向一直向下处于失重状态，A错误；
B.
人向上弹起过程中，根据牛顿第三定律，踏板对人的作用力大小等于人对踏板的作用力，B正确；
C.
弹簧压缩到最低点时，因为人被弹起来，所以高跷对人的作用力大于人的重力，
C正确；
D.
从最高点下落至最低点的过程，人落地后，弹簧的弹力是变力，合力不小变化，加速度也变化，所以人的运动不是匀变速，D错误。
故选BC。
13．BC
【详解】
物体和电梯具有相同的速度和加速度，以地面为参考系，则物体的加速度为
加速度方向竖直向下。电梯也具有相同的加速度，根据速度和加速度的方向关系可知，电梯的运动状态有两种可能性：速度方向向上，加速度方向向下，即电梯向上做减速运动；或者速度方向向下，加速度方向向下，电梯向下做加速运动。故AD错误，BC正确。
故选BC。
14．（1）（2）
【解析】
试题分析：（1）由图象知，0-10s内体重计对人的支持力．
根据牛顿第二定律：，得：．
（2）0—10s内的位移为：
由图象知，10s-20s内体重计对人体的支持力，所以
所以这段时间内升降机做匀速运动，故这段时间内的位移为
故0s时间内人上升的高度
考点：考查了牛顿第二定律与图像
15．（1）30m/s（2）5s．（3）75N．
【详解】
试题分析：（1）v2=2gh;
vm＝30m/s
⑵座舱在自由下落阶段所用时间为：
t1＝3s
座舱在匀减速下落阶段所用的时间为：t2＝＝2s
所以座舱下落的总时间为：t＝t1＋t2＝5s
⑶对球，受重力mg和手的支持力N作用，在座舱自由下落阶段，根据牛顿第二定律有mg－N＝mg
解得：N＝0
根据牛顿第三定律有：N′＝N＝0，即球对手的压力为零
在座舱匀减速下落阶段，根据牛顿第二定律有mg－N＝ma
根据匀变速直线运动规律有：a＝＝－15m/s2
解得：N＝75N（2分）
根据牛顿第三定律有：N′＝N＝75N，即球对手的压力为75N
考点：牛顿第二及第三定律的应用
16．(1)600N；(2)840N；(3)300N；(4)0
【详解】
(1)升降机匀速上升，受力平衡，则
FN=mg=600N
(2)升降机加速上升，加速度方向向上，支持力大于重力，根据牛顿第二定律得
FN1-mg=ma1
解得
FN1=m(g+a1)=840N
(3)升降机加速下降，加速度方向向下，支持力小于重力，根据牛顿第二定律得
mg-FN2=ma2
解得
FN2=300N
(4)升降机以重力加速度g加速下降，物体处于完全失重状态，FN3=0，也可根据牛顿第二定律得
mg-FN3=ma3
解得
FN3=0
17．(1)2m/s2；(2)N；(3)17s
【详解】
(1)设升降机加速运动时的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得
其中，，代入数据解得
(2)电梯减速运动阶段，设加速度为a2，对人有
代入数据解得
对人和吊舱整体有
代入数据解得
(3)电梯匀加速阶段，根据公式，得匀加速阶段的时间为
匀加速阶段的位移为
电梯匀减速阶段，根据逆向思维法，由公式，得匀减速阶段的时间为
匀减速阶段的位移为
匀速阶段的位移为
匀速阶段的时间为
所以运动总时间为
18．（1）0.035m/s2；130800m；（2）0.0039；（3）见解析
【详解】
（1）根据运动学公式，可得C919在匀加速运动过程中加速度大小为
根据公式，可得位移大小为
（2）根据运动学公式，可得C919在匀减速运动过程加速度为
则C919匀减速运动过程中所受合力大小与重力的比值
（3）上升过程中，对飞行员的力大于重力；下降过程中，对飞行员的力大于重力。
19．（1）失重状态；（2）549N；（3）9.8m/s2。
【详解】
（1）电梯从17层到18层减速过程中，加速度向下，所以该同学处于失重状态；
（2）减速过程中，对手机，根据牛顿第二定律有：
代入数据解得：FN=549N
（3）电梯底面对人的支持力为零时，根据牛顿第二定律有：
解得：9.8m/s2