【教科版 (2019) 】4.7超重与失重 高中物理必修一 同步课时练（含解析）

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4.7超重与失重同步练习教科版（ 2019）高中物理必修第一册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ ( http: / / www.21cnjy.com )卷为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。www.21-cn-jy.com
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 如图所示倾角为的斜面放在地面上，一小滑块从斜面底端冲上斜面，到达最高点后又返回点，斜面始终保持静止，已知滑块上滑过程经过，，的时间相等，且比长，上滑时间为下滑时间的一半，下列说法正确的是取 www-2-1-cnjy-com
A. 滑块与斜面间的动摩擦因数为面长为
C. 地面对斜面的摩擦力先向左后向右
D. 滑块向上运动的过程中，地面受到的压力大于斜面体和滑块的总重力
2. 一货箱随竖直升降机运动的速度时间图象如图所示，取竖直向上为正方向，下列说法中正确的是
A. 在时货箱运动到最高位置 ( http: / / www.21cnjy.com )
B. 在时间内，货箱所受的合力竖直向上且不断减小
C. 在时间内，货箱处于失重状态
D. 在时间内，货箱的机械能可能保持不变2-1-c-n-j-y
3. 年神州十二号载人飞船返回舱在成功着陆的过程中，经大气层的减速，速度从减为打开降落伞后，经过速度进一步减为与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态，经过对着陆点的探测后平稳着陆。若整个运动可视为竖直向下运动，则返回舱【版权所有：21教育】
A. 打开降落伞前，处于完全失重状态
B. ( http: / / www.21cnjy.com ) 打开降落伞至分离前，处于失重状态
C. 打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上
D. 悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力
4. 某同学站在电梯的水平地板上，利用速度传感器研 ( http: / / www.21cnjy.com )究电梯的升降过程。取竖直向上为正方向，电梯在某一段时间内速度的变化情况如图所示。根据图象提供的信息，下列说法正确的是【来源：21cnj*y.co*m】
A. 在加速上升，该同学处于失重状态
B. 在内，该同学对电梯地板的压力小于其重力
C. 在内，电梯减速上升，该同学处于超重状态
D. 在内，电梯加速下降，该同学处于失重状态
5. 人造地球卫星进入轨道做匀速圆周运动时，卫星内的物体
A. 处于超重状态
B. 所受的合力不变
C. 速度的大小不变
D. 受到万有引力和重力两个力的作用
6. 如图所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，在这两个过程中，下列说法正确的是
A. 运动员先处于超重状态后处于失重状态
B ( http: / / www.21cnjy.com ). 空气浮力对系统始终做负功
C. 加速下降时，重力做的功大于系统重力势能的减小量
D. 任意相等的时间内系统重力势能的减小量相等
7. 如图所示，某同学站在体重计上观 ( http: / / www.21cnjy.com )察超重与失重现象。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。她稳定站立时，体重计的示数为，关于实验现象，下列说法正确的是
A. “起立”过程，体重计的示数一 ( http: / / www.21cnjy.com )直大于
B. “下蹲”过程，体重计的示数一直小于
C. “起立”、“下蹲”过程，都能出现体重计的示数大于的现象
D. “起立”的过程，先出现失重现象，后出现超重现象
8. 如图所示，某宾馆大楼中的电梯下方固定有根相同的竖直弹簧，其劲度系数均为。这是为了防止电梯在空中因缆绳断裂而造成生命危险。若缆绳断裂后，总质量为的电梯下坠，根弹簧同时着地而开始缓冲，电梯坠到最低点时加速度大小为为重力加速度大小，下列说法正确的是
A. 电梯坠到最低点时，每根弹簧的压缩长度 ( http: / / www.21cnjy.com )为
B. 电梯坠到最低点时，每根弹簧的压缩长度为
C. 从弹簧着地开始至电梯下落到最低点的过程中，电梯先处于失重状态，后处于超重状态
D. 从弹簧着地开始至电梯下落到最低点的过程中，电梯始终处于失重状态
9. “太阳神车”由四脚的支架 ( http: / / www.21cnjy.com )吊着一个巨大的摆锤摆动，游客被固定在摆下方的大圆盘上，如图所示。摆锤的摆动幅度每边可达。台大功率的异步驱动电机同时启动，为游客创造的加速度，最高可飞跃至层楼高的高空。如果不考虑圆盘的自转，根据以上信息，以下说法中正确的是
A. 当摆锤摆至最高点的 ( http: / / www.21cnjy.com )瞬间，游客受力平衡
B. 当摆锤摆至最高点时，游客可体验最大的加速度
C. 当摆锤在下摆的过程中，摆锤的机械能一定不守恒
D. 当摆锤在上摆过程中游客体验超重，下摆过程游客体验失重
10. 一质量为的乘客乘坐竖直电梯 ( http: / / www.21cnjy.com )下楼，其位移与时间的关系图象如图所示。乘客所受支持力的大小用表示，速度大小用表示。重力加速度大小为。以下判断正确的是
A. 时间内，增大，
B. 时间内，减小，
C. 时间内，增大，
D. 时间内，减小，
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
11. 如图所示，凹槽静止在水平面上。物体在伸长弹簧的作用下恰好处于静止状态。某时刻发现相对凹槽向右运动，则凹槽的运动情况可能是21世纪教育网版权所有
A. 水平向右做加速运动 B. 水平向左做加速运动
C. 竖直向上做加速运动 D. 竖直向上做减速运动
12. 年当地时间月印度安得拉邦斯里赫里戈达岛的萨蒂什达万航天中心，一枚型极地卫星运载火箭携带七颗卫星发射升空，成功实现“一箭七星”发射，则下列说法正确的是
A. 火箭发射时，喷出的高 ( http: / / www.21cnjy.com )速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力
B. 发射初期，气流对火箭的作用力大于它受到的重力
C. 高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等
D. 火箭所受的重力和地面对放置火箭底座的力是一对平衡力
13. 某厢式电梯在图像如图所示，质量为的某同学站在电梯内，规定竖直向上为正方向，重力加速度取，下列说法中正确的是
A. --内该同学处于超重状态
B. --内该同学处于超重状态
C. --内电梯上升的总高度为
D. 末，该同学对电梯的压力大小为21·世纪*教育网
14. 针对以下四幅图，下列说法正确的是
A. 图甲中，蹲在体重计上的人突然站 ( http: / / www.21cnjy.com )起的瞬间指针示数会大于人的体重
B. 图乙中，对各类汽车都有限速是因为汽车的速度越大惯性就越大
C. 图丙中，滑冰运动员正通过圆弧弯道处，若此时冰面摩擦力突然消失，则他们将在冰面上沿着轨迹半径方向“离心”而去
D. 图丁中，嫦娥五号返回时打开降落伞后伞绳对返回器的作用力大小等于返回器对伞绳的作用力大小
三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
15. 如图所示，实线是某同学利用 ( http: / / www.21cnjy.com )力传感器悬挂一砝码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况。从图中可知道该砝码的重力约为______ ，、、、四段图线中砝码处于超重状态的有______ ，处于失重状态的有______ 。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
16. 物理课学习超重与失重现象后，某同学回家 ( http: / / www.21cnjy.com )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。每次都是在层到层他住层的过程中，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，设该同学的质量为，求，
电梯从层到层减速过程中，该同学处于超重状态还是失重状态
减速过程中，电梯底面对该同学的支持力大小
电梯以多大的加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零
17. 质量是的人站在升降机中的体重计上，如图所示，重力加速度取，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。21教育名师原创作品
( http: / / www.21cnjy.com )
匀速上升；
以的加速度加速上升；
以的加速度加速下降。
质量为的人站在升降机中 ( http: / / www.21cnjy.com )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？取
升降机匀速上升；
升降机以的加速度加速上升；
升降机以的加速度加速下降．
18.
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据及初速度为零的匀变速直线运动的比例得出斜面长度，再根据分解加速度的思想得出地面对斜面体的摩擦力和支持力和总重力的关系。
本题是匀变速直线运动的运动学公式和推理的综合应用，及牛顿第二定律及超重和失重的灵活应用，中等难度。
【解答】
A.根据上滑时间为下滑时间的一半，得出上滑加速度为下滑加速度的倍，故得出：，解得，故A错误；
B.物体在斜面上减速滑行，根据逆向思维得出：，，再结合初速度为零的匀变速直线运动的比例得出：，，，故斜面长度为，故B正确；
因为上滑加速度，和下滑加速度方向都向下，故加速度的水平分量向左，竖直分量向下，是失重现象，故地面对斜面的摩擦力始终水平向左，地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力，故 CD错误。
故选B。 21·cn·jy·com
2.【答案】
【解析】解：、根据图象可知，货箱从时间内，货箱先向上做匀加速直线运动，时间内做匀速运动，时间内向上做匀减速直线运动，时间内货箱静止不动，货箱向下做加速运动，时间内货箱向下匀速运动，时间内货箱向下做减速运动，直到速度减为零，则在时刻货箱运动到最高位置，且在时间内，货箱所受的合力竖直向下，且不变，故AB错误；
C、货箱向下做加速运动，加速度向下，货箱处于失重状态，故C正确；
D、在时间内，货箱向下减速运动，动能和重力势能均减小，所以其机械能减小，故D错误。
故选：。
根据速度时间图线中速度的正负判断小球的运动方向，以及货箱的运动情况，根据运动情况并结合牛顿第二定律分析货箱受到的合力特点；当货箱的加速度方向向下时，货箱处于失重状态，当加速度方向向上时，货箱处于超重状态；根据机械能守恒定律分析某段时间机械能的变化情况。
解决该题需要熟记速度时间图象的物理意义，能根据图线分析货箱的运动情况，掌握超重和失重现象的条件。
【出处：21教育名师】
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据运动状态来分析物体受力情 ( http: / / www.21cnjy.com )况，物体处于平衡状态时，所受合力为零；物体做变速运动时，需要根据牛顿第二定律，来判定加速度方向，从而确定运动性质，进而判定物体受力情况。
考查由物体运动状态来判断物体受力情况，明确研究对象，及其各个阶段的运动情况，理解牛顿第二定律的内容，是解答本题的关键。
【解答】
A.打开降落伞前，飞船减速下降，加速度向上，处于超重状态，选项A错误；
B.打开降落伞至分离前，飞船减速下降，加速度向上，处于超重状态，选项B错误；
C.打开降落伞至分离前，加速度向上，则受到的合力方向竖直向上，选项C正确；
D.悬停状态中，发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力，它和飞船的重力是平衡力，选项D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】
【分析】
加速度方向向上 ( http: / / www.21cnjy.com )，物体处于超重整体，加速度方向向下，物体处于失重整体；物体处于超重整体，电梯可能加速上升，也可能减速下降；物体处于失重整体，电梯可能加速下降，也可能减速上升。根据图象来判断加速度的方向。
本题考查了学生对超重失重现象的理解，掌握住超重失重的特点，本题就可以解决了。另外，通过图象求出加速度的方向也是关键点。
【解答】
解：
A.在内，电梯加速上升，加速度向上，该同学处于超重状态，故A错误。
B.在内，电梯加速度为零，该同学对电梯地板的压力大小等于其重力，故B错误。
C.在内，电梯减速上升，加速度方向向下，该同学处于失重状态，故C错误。
D.在内，电梯加速下降，加速度方向向下，该同学处于失重状态，故D正确。
故选：。
5.【答案】
【解析】解：人造卫星和内部物体做匀速圆周运 ( http: / / www.21cnjy.com )动，受到万有引力作用，万有引力提供向心力，速度大小与合外力大小不变，速度方向一直沿切线方向，合外力一直指向地心，物体处于完全失重状态。故C正确，ABD错误。
故选：。
人造卫星和内部物体做匀速圆周运动，速度大小与合外力大小不变，但它们的方向时刻改变，物体处于完全失重状态，地球对它们的万有引力也即重力提供向心力。
本题考查了人造地球卫星的向心力和所处的运动状态，在卫星内，物体是完全失重的，不可能用弹簧测力计直接测出物体的重力，属于基础性问题。
6.【答案】
【解析】解析：选B运动员先加速 ( http: / / www.21cnjy.com )向下运动，处于失重状态，后减速向下运动，处于超重状态，A错误；空气浮力与运动方向总相反，故空气浮力对系统始终做负功，B正确；加速下降时，重力做的功等于系统重力势能的减小量，C错误；因为是变速运动，所以任意相等的时间内，系统下降的高度不相等，则系统重力势能的减小量不相等，D错误．
7.【答案】
【解析】
【分析】
人从下蹲状态站起来的过程中 ( http: / / www.21cnjy.com )，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，根据加速度方向，来判断人处于超重还是失重状态。
对于超重还是失重的判断，关键取决于加速度的方向：当物体的加速度向上时，处于超重状态；当加速度方向向下时，处于失重状态。
【解答】
下蹲过程中，人先向下做加 ( http: / / www.21cnjy.com )速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态，体重计的示数先小于后大于；人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态，体重计的示数先大于后小于，这两个过程都有体重计的示数大于的现象；故ABD错误，C正确。
故选C。

8.【答案】
【解析】
【分析】
根据牛顿第二定律和胡克定律 ( http: / / www.21cnjy.com )得出每根弹簧的压缩长度；当物体所受合力方向与速度方向相同时，速度增加，当物体所受合力方向与速度方向相反时，速度减小，根据牛顿第二定律判断加速度的方向，从而判断升降机处于超重还是失重状态。
解决本题的关键会根据牛顿第二定律分析加速度的大小和方向，会根据加速度方向与速度方向的关系判断速度的变化。
【解答】
A、电梯坠到最低点时加速度大小为，
根据牛顿第二定律得，
，
根据胡克定律得每根弹簧的压缩长度，故AB错误；
C、电梯在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中，开始阶段，重力大于弹力，加速度方向向下，向下做加速运动，当重力和弹力相等后，弹力大于重力，加速度方向向上，向下做减速运动，加速度的大小先减小后增大，速度先增大后减小，则电梯先处于失重状态，后处于超重状态。故C正确，D错误；
故选：。
9.【答案】
【解析】当摆锤摆至最高点的瞬间，摆 ( http: / / www.21cnjy.com )锤与游客将开始下降，具有向下的加速度，游客受力不平衡，错误；当摆锤摆至最低点时，摆锤的速度最大，向心加速度最大，所以游客可体验最大的加速度，错误；在下摆的过程中，由于电动机做正功，摆锤的机械能一定不守恒，正确；在上摆过程中，摆锤向上做减速运动，加速度方向向下，游客体验失重，错误。故选。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据表示速度，判断在不同的时间段内物体的运动状态，然后根据牛顿第二定律求得乘客所受支持力的大小与自身重力的大小关系。
本题考查了图象斜率的物理意义、超失重问题，要求同学们能够明白图象斜率的物理意义，并会通过牛顿第二定律分析超失重现象。
【解答】
解：、由于图象的斜率表示速度，由图可知在时间内速度增加，即乘客的加速度向下运动，根据牛顿第二定律得：，解得：，则，处于失重状态，故A错误；
B、在时间内，图象的斜率保持不变，所以速度不变，即乘客匀速下降，则，故B错误；
、在时间内，图象的斜率变小，所以速度减小，即乘客的减速下降，根据牛顿第二定律得：，解得：，则，处于超重状态，故C错误，D正确。
故选D。
11.【答案】
【解析】A.物体在伸长弹簧的作用下恰好处于静止状态，则有
若凹槽向水平向右做加速运动，则有
随加速度的增大，静摩擦力逐渐减小到，然后静摩擦力反向增大，达到最大静摩擦力，相对凹槽向左运动，所以A错误；21cnjy.com
B.若凹槽向水平向左做加速运动，则有
随加速度的增大，静摩擦力逐渐增大，达到最大静摩擦力，然后相对凹槽向右运动，所以B正确；
C.若凹槽竖直向上做加速运动，则有
压力增大，最大静摩擦力增大，则相对凹槽静止，所以C错误；
D.若凹槽竖直向上做减速运动，则有
压力减小，最大静摩擦力减小，当最大静摩擦力比弹簧的弹力小时，相对凹槽向右运动，所以D正确；
故选BD。
原来物体在伸长弹簧的作用下恰好处于 ( http: / / www.21cnjy.com )静止状态，则弹簧的弹力恰好等于受到的摩擦力；如果凹槽沿水平方向加速运动，根据受力情况分析运动情况；如果凹槽在竖直向上运动，分析弹力变化，分析最大静摩擦力的变化，分析的运动情况。
本题主要是考查牛顿第二定律的应用，解答本题的关键是弄清楚凹槽的运动情况，根据的受力情况分析其运动情况。
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12.【答案】
【解析】
【分析】本题难度不大，是一道基础题，熟练掌 ( http: / / www.21cnjy.com )握牛顿第三定律、知道绕地球做圆周运动的卫星处于失重状态，即可正确解题。
火箭在上升过程中，处于超重状态；物体间力的作用是相互的，由牛顿第三定律可知，作用力与反作用力等大、反向、作用在同一直线上；一对平衡力是作用在同一个物体上。
【解答】
火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力与火箭对气流的作用力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，故 C正确，A错误；
B.发射初期，火箭具有向上的加速度，由牛顿第二定律知气流对火箭的作用力大于它受到的重力，故B正确
D.一对平衡力是作用在同一个物体上，所以火箭所受的重力和地面对放置火箭底座的力不是一对平衡力，故D错误。 2·1·c·n·j·y
13.【答案】
【解析】
【分析】
上物体处于超重状态，加速度向下，物体处于失重状态；
根据图象的面积求解位移大小；
根据牛顿第二定律求解压力大小；
解决该题的关键是明确超重和失重的条件，知道图象的面积是物体运动的位移。
【解答】
A.在内，电梯一直向上加速运动，加速度向上，所以该同学处于超重状态，故A 正确；
B.内，电梯减速上升，加速度向下，该同学处于失重状态，故B错误；
C.内，电梯上升的高度等于图象中的梯形的面积，即，故C正确；
D.由图象知末的加速度为，根据牛顿第二定律知，故该同学对电梯的压力为，故D错误。
故选AC。 21*cnjy*com
14.【答案】
【解析】
【分析】
人在体重计上站起时，根据加速度 ( http: / / www.21cnjy.com )的方向确定超失重，从而确定指针示数的变化；质量是惯性大小的量度；冰面摩擦力突然消失，运动员沿切线方向飞出；根据牛顿第三定律判断伞绳与返回器间的作用力。
本题考查超重失重、离心运动、牛顿第三定律的基本运用，明确质量是惯性大小的量度，会根据加速度的方向确定超失重，掌握牛顿第三定律。
【解答】
A.人在体重计上突然站起的瞬间，加速度方向向上，处于超重状态，指针示数大于人的体重，故A正确；
B.质量是惯性大小的量度，惯性大小与速度无关，故B错误；
C.运动员在弯道处，若冰面摩擦力突然消失，他将沿切线方向“离心”而去，故C错误；
D.伞绳对返回器的作用力与返回器对伞绳的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，故D正确。
故选AD。 21*cnjy*com
15.【答案】 、 、
【解析】解：当拉力大小不变时，力传感器悬挂的 ( http: / / www.21cnjy.com )砝码在竖直方向做匀速运动，此时力传感器的读数就是砝码的重力，由图得，约为。当力传感器读数大于重力时，砝码处于超重状态，即、状态，当力传感器读数小于重力，砝码处于失重状态，即、状态。
故答案为：；、；、。
根据图像，找到物体匀速时的拉力，根据匀速状态受力平衡何以求得重力大小，根据超重和失重时的受力状态，可以找到哪个是超重、哪个是失重。
本题考查对超重和失重的理解，知道超重和失重状态的受力特点。
16.【答案】解：由于人的加速度 ( http: / / www.21cnjy.com )的方向向下，所以人处于失重状态；
由题可知，电梯的加速度的方向向下，人的加速度的方向也向下，
由牛顿第二定律得：；所以：；
当电梯对人的支持力等于时
；所以
【解析】速度的方向向下，所以人处于失重状态；
由题可知，电梯的加速度的方向向下，人的加速度的方向也向下，由牛顿第二定律求出电梯底面对该同学的支持力；
当电梯对人的支持力等于时，根据受力平衡求出电梯的加速度；
解决本题的关键要理清电梯的运动过程，由牛顿第二定律结合运动学公式进行求解。
17.【答案】解：匀速上升时，由平衡条件得，
由牛顿第三定律得人对体重计压力为，即体重计示数为。
加速上升时，由牛顿第二定律得
，
由牛顿第三定律得人对体重计压力为，即体重计示数为。
加速下降时，由牛顿第二定律得
，
由牛顿第三定律得人对体重计压力为，即体重计示数为。
答：匀速上升时，体重计的示数为；
以的加速度加速上升时，体重计的示数为；
以的加速度加速下降时，体重计的示数为。
【解析】该题是牛顿第二定律的直接应用， ( http: / / www.21cnjy.com )难度不大，属于基础题。
升降机匀速上升时，人受力平衡，支持力等于重力，再根据牛顿第三定律即可得出体重计的示数；
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 求解，再根据牛顿第三定律即可得出体重计的示数；
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 求解，再根据牛顿第三定律即可得出体重计的示数。
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18.【答案】解：人站在升降机中的体重计上，受力情况如下图所示：
当升降机匀速上升时，由牛顿第二定律得：
所以人受到的支持力
根据牛顿第三定律，人对体重计的压力的大小就等于体重计的示数，即；
当升降机以的加速度加速上升时，
由牛顿第二定律得，
，
由牛顿第三定律得，此时体重计的示数为，大于人的重力，人处于超重状态；
当升降机以的加速度加速下降时，由牛顿第二定律得：，
，
由牛顿第三定律得，此时体重计的示数为，小于人的重力，处于失重状态。
【解析】本题是运用牛顿运动定律研究超重和失重现象，可以定性分析与定量计算结合研究。
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