4.6 超重与失重 同步练习（word版含答案）

第六节超重与失重
一、单选题（共7题，每题5分，共35分）
1．如图所示，质量为的粗糙斜面上有一质量为的木块在匀减速下滑，则地面受到的压力应（　　）
A．等于
B．大于
C．小于
D．无法确定
2．如图所示，塔吊水平臂上有一小车P处于静止状态，小车P的吊钩吊着物体Q，若物体Q加速上升，则（　　）
A．物体Q处于超重状态
B．物体Q处于失重状态
C．吊钩对物体Q的拉力大于物体Q对吊钩的拉力
D．吊钩对物体Q的拉力小于物体Q对吊钩的拉力
3．如图所示，一个箱子内放置质量为m的物体，现让箱子以初速度为零从高空释放，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度成正比，在箱子下落过程中，下列说法正确的是（　　)
A．箱内物体对箱子底部始终没有压力
B．箱内物体对箱子底部刚开始存在压力，但随着箱子下降，压力逐渐减小直到为零
C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时小
4．如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A．上升过程中A物体处于超重状态
B．下降过程中B物体处于超重状态
C．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
D．在上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
5．有关超重和失重的说法，正确的是（　 　）
A．竖直上抛运动的物体处于超重状态
B．物体处于超重状态时，所受重力增大；处于失重状态时，所受重力减小
C．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机可能处于上升过程
D．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于下降过程
6．一个人站在磅秤上，在他蹲下的过程中，磅秤的示数将（ ）
A．先小于体重后大于体重，最后等于体重
B．先大于体重后小于体重，最后等于体重
C．先小于体重，后等于体重
D．先大于体重，后等于体重
7．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
二、多选题（共5题，每题5分，共25分）
8．厦门海底世界的“海狮顶球”节目因其互动性强而深受小朋友们的喜爱．如图所示为一海狮把球顶向空中，并等其落下．下列说法正确的是　　
A．球在最高点时受到重力和海狮对它的顶力作用
B．球在最高点时速度为零，但加速度不为零
C．球在上升过程中处于超重状态
D．球在下落过程中处于失重状态
9．一个质量为50kg的同学站在电梯底板上,如图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向).根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的(g=10m/s2)(　　)
A．在5-10s内，该同学对电梯底板的压力等于500N
B．在0-5s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态，对电梯底板的压力等于480N
C．在10-20s内，该同学所受的支持力为490N，该同学处于失重状态
D．在20-25s内,电梯在加速下降，该同学处于超重状态，对电梯底板的压力等于510N
10．今年国庆七天假期，黄山风景区出现日出、云海等多种自然美景，吸引游客超17万人次。某游客乘坐缆车索道的情景可简化成如图所示模型。已知倾斜索道与水平面夹角为37°，当载人车厢沿索道运动时，车厢里质量为m的人对箱底的压力为其重力的1.25倍，已知重力加速度为g，下列说法正确的是
A．载人车厢一定沿倾斜索道向上运动 B．人对厢底的摩擦力方向向左
C．车厢运动的加速度大小为g D．车厢对人的摩擦力大小为mg
11．应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的是
A．物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度
B．物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度
C．手托物体向上运动的过程中，手对物体的作用力大于物体对手的作用力
D．手托物体向上运动的过程中，物体将先后经历超重状态和失重状态
12．如图所示，两相同小球a、b用轻弹簧A、B连接并悬挂在天花板上保持静止，水平力F作用在a上并缓慢拉a，当B与竖直方向夹角为时，A、B伸长量刚好相同，若A、B的劲度系数分别为、，则以下判断正确的是（ ）
A．
B．
C．撤去F的瞬间，a球的加速度不为零
D．撤去F的瞬间，b球处于完全失重状态
三、解答题（共4题，每题10分，共40分）
13．一质量为的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从时刻由静止开始上升，在0到6s内体重计示数的变化情况如图所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？（取重力加速度，忽略体重计自身结构对示数的影响）
14．质量为45kg的某同学站在电梯中的体重计上，用照相机记录了体重计在电梯运行中的示数，如图所示。图中标注的箭头及旁边的数字分别表示电梯运行的方向和到达的楼层。请判断电梯的运动状态，并计算电梯的加速度大小。（取重力加速度g=10m/s2）
15．如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。
(1)电梯启动瞬间加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？
(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？
16．把一体重计放在竖直电梯的底板上，某同学站在体重计上，电梯启动并竖直上升，发现某段时间内，体重计的示数比电梯静止时的示数增加了，在到达目标楼层前某段时间内，又发现体重计示数比电梯静止时的示数减少了。求：
(1)两次示数对应的时间段内该同学对体重计压力的大小之比；
(2)两次示数对应的时间段内电梯的加速度大小之比。
参考答案
1．B
【详解】
因为小滑块匀减速下滑，加速度沿斜面向上，斜面静止，所以整体处于超重状态，所以整体分析可得，地面对斜面的支持力大于整体的重力，根据牛顿第三定律得，地面受压力大于整体的重力。
故选B。
2．A
【详解】
AB．物体Q加速上升，加速度向上，物体Q处于超重状态，A正确，B错误；
CD．吊钩对物体Q的拉力和物体Q对吊钩的拉力是一对相互作用力，等大方向，CD错误。
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
以箱子和m整体为研究对象，设总质量为M，根据牛顿第二定律得：
得
可知，速度v增大时，a减小；再对m研究，根据牛顿第二定律得
得
所以随着速度的增大，受到的支持力增大，则箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大，根据牛顿第三定律得知，物体对箱子的压力不断增大，刚开始时物体对箱子压力为零，最后不可能为零。故C正确，ABD错误。
故选C。
4．C
【详解】
AB．以A、B整体为研究对象：在上升和下降过程中仅受重力，由牛顿第二定律知加速度为g，方向竖直向下，故物体A、B均处于失重状态， AB错误；
CD．再以A为研究对象：因加速度为g，方向竖直向下，由牛顿第二定律知A所受合力为A的重力，所以A仅受重力作用，即A和B之间没有作用力， D错误，C正确。
故选C。
5．C
【详解】
A．竖直上抛的物体，减速上升，处于完全失重状态。A错误；
B．无论物体处于超重还是失重，重力不变。B错误；
CD．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，物体加速度向下，可能处于加速下降或减速上升。C正确，D错误。
故选C。
6．A
【详解】
试题分析：人站在测力计上静止不动时，测力计的示数等于人的重力，当此人突然站起时，具有向上的加速度，根据牛顿第二定律人所受的支持力，再由牛顿第三定律分析测力计示数的变化．
解：由题，当人站在测力计上静止不动时，测力计的示数等于人的重力，当此人突然下蹲时，人向下加速，具有向下的加速度，人处于失重状态，根据牛顿第二定律分析可知测力计对人的支持力小于人的重力，则人对测力计的压力也小于人的重力，然后人向下减速，具有向上的加速度，人处于超重状态，根据牛顿第二定律分析可知测力计对人的支持力大于人的重力，则人对测力计的压力也大于人的重力，故A正确，BCD错误
故选A．
7．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。
8．BD
【分析】
根据竖直上抛运动是初速度向上，只在重力作用下的运动，加速度为g，上升和下落过程具有对称性，同一位置速度大小相等，方向相反即可解题．
【详解】
竖直上抛运动是初速度向上，只在重力作用下的运动，球在最高处只受到重力，故A错误；球上升到最高点时受到重力的作用，速度为零，加速度为g，故B正确；球上升到最高点时受到重力的作用，加速度为g，加速度的方向向下，处于失重状态，故C错误；竖直上抛运动上升和下落过程都是只受到重力的作用，加速度为g，加速度的方向向下，处于失重状态，故D正确．所以BD正确，AC错误．
【点睛】
本题主要考查了竖直上抛运动的基本规律，要求同学们知道，竖直上抛运动是初速度向上，只在重力作用下的运动．
9．AC
【详解】
A．在5s～10s内，速度时间图象为水平线，此时电梯在匀速运动，处于受力平衡状态，所以该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力500N，故A正确；
B．在0～5s内，从速度时间图象可知，此时的加速度为正，电梯的加速度向上，此时人处于超重状态，对电梯底板的压力大于500N，故B错误。
C．在10 s～20s内，该同学所受的支持力为490ND．在20 s～25s内，观光电梯在加速下降，电梯的加速度向下，此时人处于失重状态，故D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】
A．由于人对车厢底的正压力为其重力的1.25倍，人处于超重状态，所以载人车厢可能沿斜索道加速向上运动，也可能减速向下运动，故A错误；
BD．在竖直方向上有：
解得，设水平方向上的加速度为，则：
解得，方向向右；对人受力分析可知，在水平方向上摩擦力产生加速度，即：
方向向右，根据牛顿第三定律可得人对厢底的摩擦力方向向左，故B正确、D正确；
C．车厢运动的加速度大小为：
故C错误.
故选BD.
11．BD
【详解】
试题分析：物体离开手的瞬间，物体的加速度大于等于重力加速度，A错误；而手能离开物体，说明手向下的加速度大于重力加速度，B正确；在手托物体向上运动的过程中，手对物体的力与物体对手的力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，C错误；手托物体向上运动的过程中，在向上加速度的过程中，物体处于超重状态而物体离开手后加速度向下，处于失重状态，D正确．
考点：牛顿第二定律，超重和失重
12．BC
【详解】
试题分析：先对b球受力分析，受重力和拉力，根据平衡条件，有：
再对a、b球整体受力分析，受重力、拉力和弹簧的拉力，如图所示：
根据平衡条件，有：，根据胡克定律，有： ，
故，故A错误，B正确；球a受重力、拉力和两个弹簧的拉力，撤去拉力F瞬间，其余3个力不变，故加速度一定不为零，故C正确；球b受重力和拉力，撤去F的瞬间，重力和弹力都不变，故加速度仍然为零，处于平衡状态，故D错误．
考点：共点力平衡的条件及其应用、力的合成与分解的运用
【名师点睛】当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法；而在分析系统内各物体（或一个物体各部分）间的相互作用时常用隔离法．整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法．
13．。
【详解】
由题意知小孩体重
由题图知，在0-2s内， 体重计示数为
因为
电梯匀加速上升，此时有
2s末速度为
上升的高度为
在2-5s内
电梯匀速上升， 此时有
在5-6s内
电梯匀减速上升，此时有
又
说明电梯在6s末停止， 上升的高度为
所以电梯上升的高度为
14．减速下降，
【详解】
由图可知，该同学超重，此时加速度向上，且电梯下降，故电梯减速下降。由牛顿第二定律可得
电梯的加速度大小为
其中
联立解得
15．略
【详解】
(1)电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力。
(2)减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力。
16．(1)4∶3；(2)2∶1
【详解】
(1)设电梯静止时体重计的示数为FN0，物体的重力为G，则有
FN0 = G
电梯上升过程中，体重计在先后两段时间内的示数分别为FN1和FN2，由题意有
FN1 =(1+0.2）FN0
FN2 =(1-0.1）FN0
解得
(2)设物体的质量为m，在先后两段时间内的电梯的加速度大小分别为a1和a2，由牛顿第二定律得
FN1－G =ma1
G －FN2=ma2
解得