4.6失重和超重 课时作业—2021-2022学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册（word版含答案）

粤教版高一物理必修第一册课时作业
第六节 失重和超重
一、单项选择题
1、如图所示,水平地面上竖直固定一根轻弹簧,将一小球放在弹簧的上端,用手向下压到某一位置后放手,小球被竖直弹起,后与弹簧分开,上升至最高点。空气阻力不计,关于放手后小球的状态,下列分析正确的是( )
A.小球与弹簧分开前,始终处于超重状态
B.小球与弹簧分开前,始终处于失重状态
C.小球与弹簧分开后的瞬间,其加速度大于重力加速度
D.小球与弹簧分开后,处于完全失重状态
2、如图所示,在竖直方向上运动的电梯,其顶部挂有一个弹簧测力计,弹簧测力计的下端挂了一个重物,电梯做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10 N。在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为9 N,关于电梯的运动,以下说法正确的是(g取10 m/s2) (　　)
A.电梯可能向下减速运动,加速度大小为1 m/s2
B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为1 m/s2
C.电梯可能向上加速运动,加速度大小为0.9 m/s2
D.电梯可能向下加速运动,加速度大小为0.9 m/s2
3、如图所示，一木箱置于电梯中，并随电梯一起向上运动，电梯地面水平，木箱所受重力和支持力大小分别为G和F.则此时( )
A．GC．G>F D．以上三种说法都有可能
4、关于超重和失重,下列说法正确的是（ ）
A.当物体竖直向上运动时,一定发生失重现象
B.当物体竖直向下运动时,一定发生失重现象
C.当物体加速度方向向上时,一定发生超重现象
D.当物体加速度方向向下时,一定发生超重现象
5、如图所示,一人站在自动扶梯的水平踏板上,随扶梯斜向上匀减速运动,以下说法正确的是 (　　)
A.人受到重力和支持力的作用
B.人受到重力、支持力和向右的摩擦力的作用
C.人处于超重状态
D.人受到的支持力小于踏板受到的压力
6、某同学乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,下列说法正确的是 (　　)
A.t=2 s时人对地板的压力最小
B.t=2 s时人处于失重状态
C.4~7 s内人处于平衡状态
D.t=8.5 s时人处于超重状态
7、为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯．无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转．一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示．那么下列说法中正确的是(　　)
A．顾客始终受到三个力的作用
B．顾客始终处于超重状态
C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下
D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下
8、一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼,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.由图可知乘客做曲线运动
B.t1~t2时间内,乘客的速度v增大
C.t2~t3时间内,乘客的加速度向上
D.t2~t3时间内,乘客处于失重状态
二、多项选择题
9、在沈阳奥体中心进行的第十二届全运会女子跳高决赛中，福建名将郑幸娟以1米92的成绩成功卫冕．图为郑幸娟在本届全运会上以背越式成功地跳过了1.92米的高度．若忽略空气阻力，g取10 m/s2.则下列说法正确的是(　　)
A．郑幸娟下降过程处于失重状态
B．郑幸娟下降过程处于超重状态
C．郑幸娟起跳以后在上升过程中处于超重状态
D．郑幸娟起跳时地面对她的支持力大于她的重力
10、如图a,用力传感器研究橡皮绳中拉力随时间的变化。向下拉小球然后释放,小球沿竖直方向运动,某段时间内采集到的信息如图b所示,则（ ）
A.t2～t3时间内小球向下运动,处于超重状态
B.t3～t4时间内小球向上运动,处于失重状态
C.t4～t5时间内小球向下运动,处于失重状态
D.t5～t6时间内小球向上运动,处于超重状态
11、某一兴趣小组在课外实践活动中研究电梯中的超重和失重现象.在电梯水平底板上放一体重计，一同学站在上面观察体重计的示数，小组共同分析数据得出下列结论，其中正确的是（　　）
A.超重现象一定出现在上升过程中
B.超重现象中一定存在竖直向上的加速度
C.失重现象可以出现在上升过程中，也可以出现在下降过程中
D.若电梯做自由落体运动，体重计的示数为零
12、如图所示,一个箱子中放有一物体,已知静止时物体对下底面的压力等于物体的重力,且物体与箱子上底面刚好接触。现将箱子以初速度v0竖直向上抛出,已知箱子所受空气阻力与箱子运动的速率成正比,且箱子运动过程中始终保持图示形态,则下列说法错误的是（ ）
A.上升过程中,物体对箱子的下底面有压力,且压力越来越小
B.上升过程中,物体对箱子的上底面有压力,且压力越来越大
C.下降过程中,物体对箱子的下底面有压力,且压力可能越来越大
D.下降过程中,物体对箱子的上底面有压力,且压力可能越来越小
13、图甲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。图乙是根据传感器采集到的数据画出的F-t图线。乙图中a、d、f、g各点数据分别与甲图中人的a、d、f、g状态相对应,其余点对应状态没有在甲图中画出。重力加速度g取10 m/s2。则下列说法中正确的是 (　　)
甲 乙
A.此人的质量约为70 kg
B.此人重心在b点时人处于失重状态
C.此人重心在d点时加速度方向向下
D.在a、b、d三点中,此人重心在d点时加速度最大
三、非选择题
14、某人在以加速度a＝2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1＝75 kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体．若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起50 kg的物体，则此升降机上升的加速度是多大(g取10 m/s2)
15、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；传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系(FNt)图象，如图所示，则
(1)电梯在启动阶段经历了________s加速上升过程．
(2)电梯的最大加速度是多少？(g取10 m/s2)
16、将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示,在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动。当箱以a=2.0 m/s2加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示的压力N=7.2 N,下底板的压力传感器显示的压力F=12.0 N。(g=10 m/s2)
(1)金属块的质量m为多少
(2)若上顶板的压力传感器的示数是下底板的压力传感器示数的一半,试判断箱的运动情况。
(3)要使上顶板的压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的
17、一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面75 m的高处，然后让座舱自由落下，落到离地面30 m高时，制动系统开始启动，座舱均匀减速，到地面时刚好停下.若座舱中某人用手托着m＝5 kg的铅球，g取10 m/s2，则：
（1）求从开始下落到最后着地经历的总时间.
（2）当座舱落到离地面35 m的位置时，手对球的支持力是多少？
（3）当座舱落到离地面15 m的位置时，球对手的压力大小是多少？
答案与解析
1、D
解析：小球与弹簧分开前,小球受到的弹力先大于重力后小于重力,加速度方向先向上后向下,小球先处于超重状态,后处于失重状态,故A、B错误。小球与弹簧分开后,加速度等于重力加速度,处于完全失重状态,故C错误,D正确。
2、B
解析：电梯做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10 N,知重物的重力等于10 N。当弹簧测力计的示数为9 N时,对重物有mg-F=ma,解得a=1 m/s2,方向竖直向下,则电梯的加速度大小为1 m/s2,方向竖直向下。电梯可能向下做加速运动,也可能向上做减速运动,故B正确,A、C、D错误。
3、D
解析：电梯向上运动过程有三种可能的运动状态：匀速向上、加速向上、减速向上．匀速向上时，支持力等于重力，向上加速时，出现超重现象，支持力大于重力，向上减速时出现失重现象，支持力小于重力．
4、C
解析：当物体竖直向上运动时,如果加速度向上,则为超重,如果加速度向下,则为失重,故A错误;当物体竖直向下运动时,如果加速度向下,则为失重,如果加速度向上,则为超重,故B错误;如果物体的加速度方向向上,物体一定处于超重状态,故C正确;当物体加速度方向向下时,物体一定处于失重状态,故D错误。
5、B
解析：由题可知,人随扶梯斜向上匀减速运动,所以人有斜向下的加速度,可以把加速度分解在水平向右和竖直向下两方向,其中水平向右的加速度是由摩擦力提供的,竖直向下的加速度是重力和支持力的合力提供的,且重力大于支持力。由此可知,人受到重力、支持力和水平向右的摩擦力作用,故A错误,B正确;因为人有竖直向下的加速度,所以人处于失重状态,故C错误;人受到的支持力和踏板受到的压力是一对相互作用力,大小相等,故D错误。
6、C
解析：t=2 s时,加速度向上,人处于超重状态,人对地板的压力大于人的重力,并非是最小值,故A、B错误;4~7 s内,加速度为零,人处于平衡状态,故C正确;t=8.5 s时,加速度向下,人处于失重状态,故D错误。
7、C
解析：扶梯加速向上时，人受重力、支持力、水平向右的摩擦力三个力的作用，所以，人对扶梯的作用力是支持力与摩擦力的反作用力，它们的合力指向左下方；当扶梯匀速向上时，人只受重力和支持力的作用，所以人对扶梯的作用力就是人对扶梯的压力，方向竖直向下．选C.
8、C
解析：位移-时间图像仅能描述直线运动,故A错误;位移-时间图线的斜率表示速度,t1~t2时间内,乘客的速度保持不变,t2~t3时间内,乘客的速度沿正方向(向下)逐渐减小,则可知乘客的加速度沿负方向,即向上,乘客处于超重状态,故B、D错误,C正确。
二、多项选择题
9、AD
解析：郑幸娟在整个跳高过程中，只受重力作用，处于失重状态．故A正确，B、C错误；起跳时，有向上的加速度，则地面对她的支持力大于她的重力，故D正确．
10、BC
解析：t2～t3时间内拉力大于重力,但越来越小,故说明小球向上运动,处于超重状态,故选项A错误;t3～t4时间内拉力减小,且小于重力,故说明小球向上运动,加速度向下,处于失重状态,故选项B正确;t4～t5时间内小球受到的拉力小于重力,但拉力变大,故说明小球在向下运动,加速度向下,处于失重状态,故选项C正确;t5～t6时间内小球所受拉力变大且大于重力,故小球向下运动,处于超重状态,故选项D错误。
11、BCD
解析：超重现象是指物体对支持面的压力或对悬线的拉力大于重力的现象，产生超重现象的条件是物体具有竖直向上的加速度，超重时物体可能向上加速，也可能向下减速，因此选项A错误，B正确；失重现象产生的条件是物体具有竖直向下的加速度，物体可能向下加速，也可能向上减速，选项C正确；电梯做自由落体运动时，具有竖直向下的加速度g，完全失重时对体重计无压力，选项D正确.
12、ABD
解析：设物体的质量为m,物体和箱子的总质量为M。上升过程中,对箱子和物体整体受力分析,如图甲所示,
由牛顿第二定律可知,Mg+kv=Ma,则a=g+,又整体向上做减速运动,v减小,所以a减小;再对物体单独受力分析如图乙所示,因a>g,所以物体受到箱子上底面向下的弹力N,由牛顿第二定律可知,mg+N=ma,则N=ma-mg,而a减小,则N减小,所以上升过程中物体对箱子上底面有压力且压力越来越小。同理,下降过程中物体对箱子下底面有压力且压力可能越来越大,故C正确。
13、ABD
解析：题图中a点人处于静止状态,此时力传感器示数约为700 N,则此人质量约为70 kg,选项A正确;b点对应的力小于人的重力,故人处于失重状态,选项B正确;d点人处于超重状态,加速度方向向上,选项C错误;a点对应的加速度为0,b点对应的加速度大小约为 m/s2≈7.1 m/s2,d点对应的加速度大小约为 m/s2≈18.6 m/s2,选项D正确。
三、非选择题
14、解析：设此人在地面上的最大“举力”为F，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的“举力”仍然是F.以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如图所示，且物体的加速度与升降机相同．
当升降机以加速度a＝2 m/s2匀加速下降时，对物体有：m1g－F＝m1a，
F＝m1(g－a)＝75×(10－2)N＝600 N.
设人在地面上最多可举起质量为m0的物体
则F＝m0g，m0＝＝ kg＝60 kg.
当升降机以加速度a′匀加速上升时，对物体有：
F－m2g＝m2a′，
a′＝－g＝m/s2＝2 m/s2.
所以升降机匀加速上升的加速度为2 m/s2.
答案：60 kg　2 m/s2
15、解析：(1)由题图可知，电梯在启动阶段经历了4 s加速上升过程．
(2)由牛顿第二定律可知：FN－mg＝ma，
am＝＝ m/s2≈6.7 m/s2.
答案：(1)4
(2)6.7 m/s2
16、解析：(1)由题意可知,金属块所受竖直向下的压力值即为上顶板压力传感器示数(设为F1),金属块所受竖直向上的弹力值即为下底板压力传感器示数(设为F2)
当a=2 m/s2(竖直向下)、F1=7.2 N、F2=12 N时,对金属块有:
F1+mg-F2=ma
代入数据解得:m=0.6 kg
(2)若上顶板传感器示数为下底板传感器示数的一半,因为弹簧形变量没有改变所以下底板传感器示数不变,根据牛顿第二定律得:
F1′+mg-F2=ma′
代入数据解得:a′=0
知箱做匀速直线运动
(3)设上顶板压力传感器示数恰好为零(即上顶板与金属块接触但不挤压),此时下底板压力传感器示数仍然不变,有:
a″= m/s2=10 m/s2
方向向上,故要使上顶板压力传感器的示数为零,则箱沿竖直方向运动向上加速或向下减速,加速度大小为10 m/s2
答案:(1)0.6 kg
(2)箱做匀速直线运动　
(3)箱向上加速或向下减速,加速度大小为 10 m/s2
17、解析：（1）由题意可知，座舱先自由下落，下落的高度
h1＝75 m－30 m＝45 m，离地高度h2＝30 m.
由h1＝gt，得t1＝ ＝3 s，
下落45 m时的速度v1＝gt1＝30 m/s，
减速过程中的平均速度v2＝＝15 m/s，
减速时间t2＝＝ s＝2 s，
从开始下落到最后着地经历的总时间t＝t1＋t2＝5 s.
（2）离地面35 m时，座舱自由下落，处于完全失重状态，所以手对球的支持力为0.
（3）设匀减速运动的加速度大小为a，由v＝2ah2，得a＝15 m/s2；根据牛顿第二定律，得FN－mg＝ma，解得FN＝125 N；根据牛顿第三定律，可知球对手的压力大小为125 N.
答案：（1）5 s
（2）0
（3）125 N