第四章 牛顿运动定律第六节失重和超重巩固练（Word版含答案）

粤教版（2019）高中物理必修第一册第四章牛顿运动定律
第六节失重和超重巩固练
一、单选题
1.人站在电梯中随电梯一起运动．下列过程中人处于超重状态的是（ ）
A. 电梯加速上升 B. 电梯加速下降 C. 电梯匀速上升 D. 电梯匀速下降
2.下列关于超重和失重的说法正确的是（ ）
A. 物体处于失重时所受重力减小，处于超重时所受重力增大
B. 在电梯上出现失重状态时，电梯必定处于下降过程
C. 电梯出现超重现象时，电梯必定处于上升过程
D. 无论超重、失重，物体质量不变，物体所受重力不变
3.某人站在一台秤上，在他猛地下蹲的全过程中，台秤的读数（ ）
A. 先变大后变小，最后等于他的重力 B. 变大，最后等于他的重力
C. 先变小后变大，最后等于他的重力 D. 变小，最后等于他的重力
4.如图所示，将物体A放在容器B中，以某一速度把容器B竖直上抛，不计空气阻力，运动过程中容器B与地面始终保持水平，下列说法正确的是（ ）
A.在上升和下降过程中A对B的压力都一定为零
B. 上升过程中A对B的压力大于物体A受到的重力
C. 下降过程中A对B的压力大于物体A受到的重力
D. 在上升和下降过程中A对B的压力都等于物体A受到的重力
5.在某学校的秋季运动会上,小娟同学以背越式成功地跳过了1.78米的高度 。 若不计空气阻力,则下列说法正确的是（ ）
A. 小娟上升过程中加速度大于重力加速度 g B. 起跳时小娼对地面的压力小于地面对他的支持力
C. 起跳时小娟对地面的压力小于她的重力 D. 小娟在空中运动时处于失重状态
6.某同学站在电梯底板上，如图所示的v-t图像是计算机显示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是（ ）
A.在0~20s内，电梯向上运动，该同学处于超重状态
B. 在0~5s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态
C. 在5s~10s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力
D. 在10s~20s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态
7.电梯在大楼内上、下运动，人站在电梯内。若人处于超重状态，则电梯可能的运动状态是（ ）
A. 匀速向上运动 B. 匀速向下运动 C. 减速向下运动 D. 加速向下运动
8.人在平地上静止站立时，受到的支持力等于人的重力。做原地纵跳时，在快速下蹲后立即蹬伸的过程中，人受到的地面支持力会发生变化（如图，G为重力，F为支持力）。下列曲线能正确反映从下蹲开始到离地过程中地面支持力变化的是（ ）
A. B.
C. D.
9.某人在地面上用体重秤称得体重为G，之后他将体重秤移至电梯内称其体重，电梯运行的v-t图象如图所示（取电梯向上运动的方向为正）。设 至 时间段内体重秤的示数为 ， 至 时间段内体重秤的示数为 ， 至 时间段内体重秤的示数为 ，下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
10.质量为75kg的人站在电梯里的台秤上，当电梯以2.0m/s2的加速度加速下降时，台秤的示数最接近（ ）
A. 37.5kg B. 60kg C. 75kg D. 90kg
11.桶侧面有一小孔A，当桶内盛水时，水会从小孔A中流出．如果让装满水的小桶自由下落，不计空气阻力，则在小桶自由下落过程中（　 　）
A. 水继续以相同的速度从小孔中喷出 B. 水不再从小孔喷出
C. 水将以更大的速度从小孔喷出 D. 水将以较小的速度从小孔喷出
12.某同学把一体重秤放在电梯的地板上，他站在体重秤上随电梯运动并观察体重秤示数的变化情况．下表记录了几个特定时刻体重秤的示数．（表内时间不表示先后顺序）
时 间 t0 t1 t2 t3
体重秤示数/kg 45.0 50.0 40.0 45.0
若已知t0时刻电梯静止，则下列说法错误的是（ ）
A. t1和t2时刻该同学的质量并没有变化，但所受重力发生变化
B. t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反
C. t3时刻电梯可能向上运动
D. t1和t2时刻电梯的加速度大小相等，运动方向不一定相反
二、填空题
13.如图所示，汽车以大小相等速度通过凹凸不平的路面时，在A点处于________（填“超重”或“失重”）状态，在B点处于________（填“超重”或“失重”）状态，在________点更容易爆胎。
14.升降机地板上放一台秤，台秤的盘中放一质量为10kg的物体。升降机运动中，某时刻，台秤的读数为8kg，则此时物体处于________ 填“超重”或“失重” 状态，若重力加速度g取 ，其加速度的大小为________。
15.某人乘电梯上楼，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，以竖直向上为正方向，则人对地板的压力在t=________s时最大；此时电梯正处于________状态（选填“超重”、“失重”）。
16.某竖直升空的火箭，其升空时的v－t图象如图所示，忽略空气阻力，且火箭到达最大高度后自由下落，则火箭在0～40 s过程中处于________现象(填“超重”“失重”或“平衡”)，火箭从最大高度处自由下落过程是处于________现象(填“超重”“失重”或“完全失重”)．
三、解答题
17.如图所示，在一个水平向右匀加速直线运动的质量为M的车厢里，用一个定滑轮通过绳子悬挂两个物体，物体的质量分别为 、 。已知 ， 静止在车厢的地板上， 向左偏离竖直方向 角，这时，作用在 上的摩擦力大小是多少？车厢的地板对 的支持力为多少？
18.一个人用一条质量可不计的细绳从井中竖直向上提一桶水，细绳所能承受的最大拉力为300N．已知水桶装满水后，水与水桶的总质量为20kg．则人向上提升的最大加速度为多大．
19.质量为m=50kg的小孩子站在电梯内的体重计上，电梯从t=0时刻由静止开始上升，在0到6s内体重计示数F的变化如图所示，试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？（取重力加速度g=10m/s2）
答案
一、单选题
1.【答案】 A
【解析】A、电梯加速上升时，加速度向上，故人超重，A符合题意；
B、电梯加速下降时，加速度向下，故人失重，B不符合题意；
C、电梯匀速上升时，加速度为零；人不超重也不失重；C不符合题意；
D、电梯匀速下降时，加速度为零；人不超重也不失重；D不符合题意；
故答案为：A．
2.【答案】 D
【解析】解：A、超（失）重是物体对接触面的压力大（小）于物体的真实重力，物体的重力并没有增大（减小），所以A不符合题意．
B、失重时物体具有向下的加速度，则在电梯上处于失重状态，可能是电梯加速下降，也可能是减速上升，所以B不符合题意．
C、超重时物体具有向上的加速度，则在电梯上处于超重状态，可能是电梯加速上升，也可能是减速下降，所以C不符合题意．
D、不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力是不变的，只是对接触面的压力不和重力相等了，所以D符合题意．
故答案为：D．
3.【答案】 C
【解析】解：人先是加速下降，有向下的加速度，此时的人对体重计的压力减小，后是减速下降，有向上的加速度，此时的人对体重计的压力增加，最后静止等于他的重力．
故答案为：C．
4.【答案】 A
【解析】解：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．
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．
故答案为：A．
5.【答案】 D
【解析】A、起跳以后在上升过程，小娟只受重力的作用处于完全失重状态，加速度大小等于g ， A不符合题意；
B、起跳时地面对他的支持力和他对地面的压力是作用力与反作用力大小相等，方向相反．B不符合题意；
C、小娟起跳的初始阶段加速度的方向向上，所以地面对他的支持力大于他的重力．C不符合题意；
D、起跳以后小娟在空中运动时，只受重力的作用处于完全失重状态，D符合题意．
故答案为：D。
6.【答案】 D
【解析】图像的斜率表示加速度，故0~5s内斜率为正，加速度为正，方向向上，处于超重状态，速度为正，即电梯向上加速运动；在5~10s过程中，电梯匀速，该同学加速度为零，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，处于正常状态；10~20s过程中，斜率为负，速度为正，即电梯向上做减速运动，加速度向下，处于失重状态，D符合题意．
故答案为：D
7.【答案】 C
【解析】超重时具有向上的加速度，所以电梯的运动状态可以是加速上升也可以是减速下降，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
8.【答案】 A
【解析】人在地面上静止站立时，受到的支撑力等于人的重力，在快速下蹲时人先向下加速后向下减速到达最低点，故先具有向下的加速度后具有向上的加速度，则人先处于失重状态后处于超重状态，受到支撑力先减小后增加；在人蹬伸的过程中，从最低点到达重力与地面支撑力相等时，人具有向上的加速度，处于超重，人从受力平衡点继续上升时支撑力减小，至人完全离开蹦床时支撑力减小到零，A符合题意。
故答案为：A
9.【答案】 B
【解析】由图示图象可知： 至 时间内电梯向下做加速运动，电梯处于失重状态， ； 至 时间内电梯向下做匀速直线运动，电梯处于平衡状态， ； 至 时间内电梯向下做减速运动，电梯处于超重状态， ；由上可知： ，ACD不符合题意，B符合题意；
故答案为：B．
10.【答案】 B
【解析】以人为研究的对象，受到重力和支持力的作用，台秤的示数与人受到的支持力大小相等。加速下降时加速度向下，根据牛顿第二定律：mg-FN=ma，FN=mg-ma=75×10-75×2=600N，台秤的示数为600/10=60kg，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
11.【答案】 B
【解析】水桶自由下落，处于完全失重状态，故其中的水也处于完全失重状态，对容器壁无压力，故水不会流出；
故答案为：B．
12.【答案】 A
【解析】解：A、t1时刻该同学处于超重状态，但重力和质量是不变的，故A错误；
B、t1时刻超重，故电梯的加速度方向向上；t2时刻失重，故电梯的加速度方向向下；故B正确；
C、t3时刻该同学受到的重力和支持力平衡，故受力平衡，可以向上做匀速直线运动，故C正确；
D、根据表格读数分析，t1时刻根据牛顿第二定律分析得知，电梯的加速度方向向上，t2时刻电梯的加速度方向向下，可能在t1时刻导体向上做加速运动，而t2时刻导体向上做减速运动．故D正确．
本题选择错误的，故选：A
二、填空题
13.【答案】 超重；失重；A
【解析】汽车经过A点时有向上的加速度所以处于超重状态，而经过B点时有向下的加速度所以处于失重状态，处于超重状态下受到的挤压力比较大，所以在A处比较容易爆胎。
14.【答案】 失重；
【解析】某时刻，台秤的读数为8kg，则此时物体对地板的压力为 ，小于物体的真实的重力，所以物体受到的合力的方向应该是向下的，有向下的加速度，处于失重状态；由牛顿第二定律可得： ；所以 ；
15.【答案】2；超重
【解析】a-t图象在时间轴的上方，表示加速度向上，此时人处于超重状态，人对地板的压力大于其重力。图象在时间轴的下方，表示加速度向下，此时人处于失重状态，人对地板的压力小于重力。在t=2s时向上的加速度最大，此时对地板的压力最大，此时电梯正处于超重状态。
16.【答案】超重；完全失重
【解析】由图象可知在0～40s过程中，火箭有向上的加速度，根据牛顿第二定律可以知道，必定是推力大于重力，处于超重状态；
40s后火箭自由下落，所有的重力都作为合力产生向下的加速度，大小为重力加速度g，所以此时处于完全失重状态。
三、解答题
17.【答案】 解：物体1与车厢具有相同的加速度，对物体1分析，受重力和拉力，根据合成法知
得
绳子的拉力
物体2加速度为a=
水平方向有
竖直方向
【解析】对物体进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程，结合运动学公式联立求解拉力大小。
18.【答案】解：若用细绳匀速提升水桶时，绳的拉力与水桶的重力大小相等，但如果向上加速拉水桶时，绳子的拉力则大于水桶的重力．
根据牛顿第二定律知：F﹣mg=ma，
即：F=mg+ma．
加速度越大，需用的拉力就越大．最大拉力为：
Fmax=mg+mamax ．
代入数值得：amax= =5 m/s2 ，
即人向上提水桶的最大加速度为5 m/s2 ．
答：人向上提升的最大加速度为5m/s2 ．
【解析】以水桶为研究对象，拉力最大时加速度最大，根据牛顿第二定律列方程求解．
19.【答案】解：由图可知，在t=0到t1=2s的时间内，体重计的示数大于mg，故电梯应向上做匀加速运动．设在这段时间内体重计对小孩子的支持力为F1 ， 电梯的加速度为a1 ， 根据牛顿第二定律，得：
F1﹣mg=ma1
可得 a1=0.8m/s2 ．
在这段时间内电梯上升的高度 h1= a1t12= =1.6m
t1=2s时刻电梯的速度，即 v1=a1t1=0.8×2=1.6m/s
在t1=2s到t2=5s的时间内，体重计的示数等于mg，故电梯匀速上升，在这段时间内电梯上升的高度 h2=v1t2=1.6×3m=4.8m
在t2到t3=6s的时间内，体重计的示数小于mg，故电梯应减速上升．设这段时间内体重计作用于小孩子的作用力大小为F2 ， 电梯的加速度大小为a2 ， 由牛顿第二定律，得：
mg﹣F2=ma2
可得 a2=1.6m/s2 ．
在这段时间内电梯上升的高度 h3=v1（t3﹣t2）﹣ a2（t3﹣t2）2=1.6×1﹣ ×1.6×12=0.8m
电梯上升的总高度 h=h1+h2+h3=7.2m
答：在这段时间内电梯上升的高度是7.2m．
【解析】零到两秒物体处于超重，二到五秒匀速，五到六秒物体处于减速运动状态。根据牛顿第二运动定律列方程求解。i