第六节　失重和超重练习（Word版含解析）

第六节　失重和超重
基础过关练
题组一　对失重、超重现象的理解
1.(2020广东佛山高一上期末)晓玲同学在某次乘电梯过程中感觉到地板对自己的作用力变大了,则此时 (　　)
A.她受的重力变大了
B.她对电梯地板的压力变大了
C.电梯一定在向上加速运动
D.电梯可能向上减速运动
2.(2021黑吉两省十校联考高三上期中)关于超重和失重,下列说法正确的是 (深度解析)
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
3.跳伞运动是指运动员乘飞机、气球等航空器或其他器械升至高空后跳下的运动。跳伞运动员从高空跳下后,先加速下降,当运动员达到一定速度时打开降落伞,从而使运动员减速下降。假设跳伞运动为直线运动,下列说法正确的是 (　　)
A.运动员一直处于失重状态
B.运动员一直处于超重状态
C.伞未张开前,运动员处于超重状态
D.伞张开减速下降时,运动员处于超重状态
4.(2020广东汕头金山中学高一上期末)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
5.(2021山东威海荣成高一上期中)2020年9月15日,我国在黄海海域用长征十一号海射运载火箭,采用“一箭九星”方式将“吉林一号”高分03-1组卫星送入预定轨道。下列说法正确的是 (　　)
A.火箭发射时,喷出气体对火箭的作用力等于火箭的重力
B.火箭在发射过程中惯性在增大
C.火箭在发射阶段处于失重状态
D.卫星在预定轨道运行时,处于完全失重状态
题组二　应用牛顿第二定律解决失重与超重问题
6.(2020广东肇庆端州高一上期末)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
7.(2020浙江温州高一上期末)一个质量为60 kg的人站在电梯内随电梯一起运动,当电梯以大小为1.5 m/s2的加速度竖直加速下降时,人对电梯地板的压力大小为　 (　　)
A.600 N　　　B.90 N　　　
C.690 N　　　D.510 N
8.(2020安徽合肥一中、六中、八中联考高一上期末)在升降电梯的地板上放一体重计,电梯静止时,小亮同学站在体重计上,体重计示数为600 N。电梯运动过程中的某一段时间内,小亮同学发现体重计示数为400 N。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.小亮同学的体重减少了
B.小亮同学对体重计的压力小于体重计对小亮的支持力
C.电梯的加速度大小为,电梯可能减速上升
D.电梯的加速度大小为,电梯可能加速下降
能力提升练
题组一　对失重、超重现象的理解
1.(2021浙江宁波高一上期末,)一只小鸟飞来停在一根细树枝上,随树枝上下晃动,小鸟从最低点运动到最高点的过程中 (　　)
A.受到的重力先增大后减小
B.一直处于超重状态
C.先失重后超重
D.先超重后失重
2.(2020四川眉山高一上期末,)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
3.(2020云南昭通绥江三中高一上期末,)如图所示,在托盘测力计的托盘内固定一个质量为M的光滑的斜面体,现将一个质量为m的物体放在斜面上,让它自由滑下,则测力计的示数FN一定满足 (　　)
A.FN=(M+m)g　　　B.FN=Mg C.FN>(M+m)g　　　D.FN<(M+m)g
题组二　失重、超重现象的应用
4.(2020广东梅州高一上期末,)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
5.(2021江苏苏州相城高三上段考,)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
6.(2019北京海淀高一上期末,)(多选)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
7.(2021云南玉溪一中高三上月考,)在如图所示,A为电磁铁,C为胶木秤盘,A和C(包括支架)的总质量为M,铁片B的质量为m,整个装置用轻绳悬挂于O点。当电磁铁通电,在铁片被吸引上升的过程中,轻绳上的拉力F的大小为 (　　)
A.F=Mg　　　B.Mg(M+m)g
答案全解全析
第六节　失重和超重
基础过关练
1.B　物体的重力G=mg,与电梯的运动状态无关,故A错误;电梯地板对晓玲的作用力与晓玲对电梯地板的压力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,地板对自己的作用力变大,所以她对地板的压力变大,故B正确;地板对晓玲的作用力变大,说明她处于超重状态,加速度方向竖直向上,电梯可能向上加速或向下减速,故C、D错误。
2.C　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。
方法技巧
判断超重、失重状态的方法
(1)从受力的角度判断。当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;当物体所受向上的拉力(或支持力)小于重力时处于失重状态。
(2)从加速度的角度判断。当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态,具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态,向下的加速度为g时处于完全失重状态。
(3)从运动的角度判断。当物体加速上升或减速下降时,物体处于超重状态;当物体加速下降或减速上升时,物体处于失重状态。
3.D　降落伞未张开前,运动员加速下降,加速度方向向下,处于失重状态;伞张开后,运动员减速下降,加速度方向向上,处于超重状态,故A、B、C错误,D正确。
4.B　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。
5.D　火箭发射时,喷出气体对火箭的作用力大于火箭的重力,火箭才能向上加速,故A错误;质量是惯性大小的唯一量度,火箭在发射过程中消耗燃料,质量减小,故火箭的惯性减小,故B错误;火箭在发射阶段加速度向上,处于超重状态,故C错误;卫星在预定轨道运行时,处于完全失重状态,故D正确。
6.B　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。
7.D　人与电梯的加速度向下,根据牛顿第二定律有mg-N=ma,代入数据解得N=510 N;根据牛顿第三定律,可得人对电梯地板的压力大小为510 N,故D正确,A、B、C错误。
8.C　体重计示数小于小亮的体重,说明小亮对体重计的压力小于其重力,并不是体重变小,故A错误;小亮对体重计的压力与体重计对小亮的支持力是一对作用力与反作用力,大小相等,故B错误;以小亮为研究对象,mg-FN=ma,解得a==g,方向竖直向下,电梯可能减速上升,也可能加速下降,故C正确,D错误。
能力提升练
1.D　小鸟从最低点运动到最高点的过程中,先向上做加速运动后向上做减速运动,加速度方向先向上后向下,小鸟先超重后失重,整个过程小鸟受到的重力大小不变,故A、B、C错误,D正确。
2.D　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。
3.D　物体加速下滑,其加速度有竖直向下的分量,处于失重状态,物体与斜面体整体对测力计的压力小于它们的总重力,则测力计的示数FN<(M+m)g,故D正确。
4.C　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。
5.C　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。
6.ABD　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。
7.D　在电磁铁通电前,轻绳的拉力大小为(M+m)g;当电磁铁通电时,铁片被吸引上升,铁片做变加速运动,越靠近电磁铁,吸引力越大,加速度越大,此过程中铁片超重,吸引力大于铁片重力。铁片吸引电磁铁的力F'为电磁铁吸引铁片的力的反作用力,大小相等、方向相反,所以,绳的拉力大于(M+m)g,故D正确,A、B、C错误。