4.6 超重和失重 测试卷（Word版含答案）

2021-2022学年度高中物理必修一第四章
第6节超重和失重测试卷
一、单选题
1．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示。当此车减速上坡时，则乘客（仅考虑乘客与水平面之间的作用）（　　）
A．处于失重状态 B．不受摩擦力的作用
C．受到向前（水平向右）的摩擦力作用 D．所受合力竖直向上
2．2021年5月15日，我国火星探测器“天问一号”成功着陆火星，着陆前“天问一号”经历了几个减速阶段，其中打开反冲发动机，动力减速阶段情景如图所示，以下关于“天问一号”该阶段的说法正确的是（　　）
A．研究下降时的姿态，可将它视为质点
B．在减速下降的过程中，它的惯性增大
C．喷出“燃气”减速下降阶段，处于超重状态
D．反冲发动机对“燃气”的作用力可能小于“燃气”对反冲发动机的作用力
3．如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧秤，其下端挂了一个质量为5kg的重物，电梯做匀速直线运动时，弹簧秤的示数为50N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为40N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（取）（　　）
A．物体的重力变小了，物体处于失重状态
B．电梯一定向下做匀减速运动，加速度大小为
C．电梯可能向上做匀减速运动，加速度大小为
D．此时电梯运动的加速度方向一定向上
4．一质量为的乘客乘坐竖直电梯上楼，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，则（　　）
A．时间内，增大， B．时间内，减小，
C．时间内，增大， D．时间内，减小，
5．如图，站在电梯内的人质量为M，举起质量为m的木箱紧压在电梯的顶板上，当木箱和人共同以a的加速度随电梯加速上升时，测得木箱对顶板的压力为F。下列说法正确的是（　　）
A．人对电梯底板的压力大小为 B．人对电梯底板的压力大小为
C．人对木箱的推力大小为 D．人对木箱的推力大小为
6．如图，垂直电梯里有一个“轿厢”和一个“对重”，它们通过钢丝绳连接，驱动装置带动钢丝绳使“轿厢”和“对重”在竖直方向做上下运动。当“轿厢”向上做匀加速直线运动时（　　）
A．电梯的“对重”处于超重状态
B．电梯的“对重”向下匀减速运动
C．钢丝绳的拉力等于“对重”的重力
D．钢丝绳的拉力小于“对重”的重力
7．我们乘电梯上高层楼房时，从启动到停下来，经历了加速上升，匀速上升，减速上升三个阶段。三个阶段我们分别所处的状态是（　　）
A．先失重，正常，后超重 B．先超重，正常，后失重
C．先超重，失重，后正常 D．先正常，超重，后失重
8．如图所示，手拿静止的水瓶，水柱从水瓶底小孔喷出，若小孔离地的高度为，测出水柱着地点与小孔的水平距离为，下列说法正确的是（取）（　　）
A．水柱从小孔喷出的初速度为
B．水柱从小孔喷出的初速度为
C．若自由释放水瓶，水柱仍然会从小孔喷出
D．若竖直向上抛出水瓶，抛出的水瓶处于超重状态
9．塔吊吊着某建筑材料竖直向上运动时的速度-时间图像如图所示，由图像可知，该建筑材料（　　）
A．前15s内先上升后下降
B．前15s内速度先增加后减小
C．前5s内处于失重状态
D．前10s内的平均速度等于0.5m/s
10．某同学乘电梯从一楼到六楼，在电梯刚起动时（　　）
A．该同学处于超重状态 B．该同学处于失重状态
C．该同学的重力变大 D．该同学的重力变小
二、实验题
11．小明同学热爱科学，喜欢自己做一些小实验，并利用学过的知识进行解释．他把两个完全相同的条形磁铁放在平板AB上，磁铁的N、S极如图所示，开始时平板和磁铁均处于水平位置，且静止不动．
a．若将AB突然竖直向上平移（平板与磁铁之间始终接触）并使之停在A″B″处，结果发现两个条形磁铁吸在了一起．
b．若将AB从原来位置突然竖直向下平移，并使之停在位置A′B′处，结果发现两个条形磁铁也吸在了一起
（1）开始时两磁铁静止不动的原因是______；左侧的磁铁受到的静摩擦力的方向向______（填“左”或“右”）
（2）在a过程中，磁铁开始滑动时，平板在向上做______（填“加速”或“减速”）
（3）在b过程中，磁铁开始滑动时，平板在向下做______（填“加速”或“减速”）
12．一学生做如下实验：将力传感器悬挂在某一装置下面，力传感器下挂一物体，力传感器接在数据采集器上，并与计算机相连，然后通过该装置使力传感器和物体一起向上运动了一段距离。在此过程中计算机屏幕上出现如图所示的图线。
(1)由图线可知，物体加速运动的时间段是______，减速运动的时间段是______。
(2)由图线可知，物体运动的最大加速度值为______。
三、作图题
13．某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”，可以用来测量竖直上下电梯运行时的加速度，其构造如图所示。把一根轻弹簧上端固定在小木板上，下端悬吊0.9N重物时，弹簧下端的指针指木板上刻度为C的位置，把悬吊1.0N重物时指针位置的刻度标记为0，以后该重物就固定在弹簧上，和小木板上的刻度构成了一个“竖直加速度测量仪”。请在图中0刻度线以上的两根长刻度线旁和0刻度线以下的两根长刻度线旁（除0以外的共4根长刻度线旁），标注加速度的大小，示数的单位用m/s2表示，加速度的方向向上为正、向下为负___________。
四、解答题
14．你站在磅秤上，先称出自己的体重，然后突然下蹲，会看到示数发生怎样的变化？先做实验，再解释其中的原因。
15．在绕地球的圆形轨道上运行的空间站内，相对空间站悬空、静止的宇航员把一个小物品向前推出，请描述推开过程中和推开后、宇航员和小物品各自相对飞船的运动情况（包括宇航员和小物品各自的运动方向、运动速度、运动轨迹等），并解释其原因。
16．如图所示，物体静止在台秤的秤盘上，的质量，的质量，弹簧的质量可忽略不计，弹簧的劲度系数。现给物体施加一个竖直向上的变力，使它向上做匀加速直线运动.已知时与分离.求在内的最大值与最小值。（取）
五、填空题
17．一个质量为m的人站在电梯中，电梯减速下降，加速度大小为 (g为重力加速度).人所受到的合力大小为_________. 此时人处于__________(选填“超重”或“失重”) 状态.
18．如图，两位同学用弹簧测力计在电梯中做实验：他们先将测力计挂在固定于电梯壁的钩子上，然后将一质量为0.5kg的物体挂在测力计挂钩上。若电梯运动时测力计的示数为6.5N，则电梯加速度的大小为_____m/s2，加速度方向___________(选填“上”或“下”)。此时，电梯的运动情况可能是________或_______。
19．一个质量为60kg的人在电梯中用体重计称体重（g=10m/s2），当电梯以大小为2m/s2的加速度向下加速运动时，体重计的示数为______ N，当电梯以大小为2m/s2的加速度向下减速运动时，体重计的示数为______ N．
20．某人在匀加速下降的电梯中随电梯向下运动，那么此人处于________状态。（填“超重”或“失重”）
21．2020年12月17日“嫦娥五号”返回器成功返回，并带回来1.73kg月球土壤，这是时隔44年人类再一次获得月球土壤，全体中国人都为之自豪。假设返回器在接近地面时以10m/s2的加速度竖直向下做匀减速运动，则这些月球土壤对返回器的压力为______N，此时土壤处于______状态（选填“超重”或“失重”）。
22．某人在地面上最多能举起60 kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起80 kg的物体．则电梯的加速度为________．若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量________kg(g取10 m/s2)．
试卷第1页，共3页
参考答案
1．A
【详解】
A．当此车减速上坡时，整体的加速度沿斜面向下，乘客具有向下的分加速度，所以处于失重状态。故A正确；
BC．同理，乘客具有水平向左的分加速度，所以静摩擦力水平向左。故BC错误；
D．根据牛顿第二定律，可知乘客所受合力沿斜面向下。故D错误。
故选A。
2．C
【详解】
A．研究下降时的姿态，不能忽略其形状和体积，所以不能将它视为质点。故A错误
B．根据惯性定律可知，质量是衡量惯性的唯一标准，所以在减速下降的过程中，它的惯性不变。故B错误；
C．喷出“燃气”减速下降阶段，其加速度竖直向上处于超重状态。故C正确；
D．根据牛顿第三定律，可知反冲发动机对“燃气”的作用力等于“燃气”对反冲发动机的作用力。故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为40N，是物体对弹簧秤的拉力减小了，物体的重力没有发生变化，故A错误；
BCD．电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为50N，则物体的重力为50N。在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为40N，对重物有
解得
方向竖直向下。则电梯的加速度大小为2m/s2，方向竖直向下，电梯可能向下做匀加速运动，也可能向上做匀减速运动，故BD错误，C 正确。
故选C。
4．D
【详解】
A．由于s-t图象的斜率表示速度，由图可知在0～t1时间内速度增加，该时间段内乘客加速上升，由牛顿第二定律
可得
故A错误；
B．在t1～t2时间内，s-t图象的斜率保持不变，乘客的速度不变，乘客向上做匀速直线运动，处于平衡状态
FN=mg
故B错误；
CD．在t2～t3时间内，s-t图象的斜率变小，乘客的速度v减小，乘客向上做减速运动，由牛顿第二定律
可得
故C错误，D正确。
故选D。
5．B
【详解】
AB．设电梯底板对人的支持力大小为N，则根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知人对电梯底板的压力大小为
故A错误，B正确；
CD．设人对木箱的推力小为T，则根据牛顿第二定律有
解得
故CD错误。
故选B。
6．D
【详解】
当“轿厢”向上做匀加速直线运动时，“轿厢”加速度向上，此时，“对重”向下做匀加速直线运动，加速度向下，则“对重”处于失重状态，钢丝绳的拉力小于“对重”的重力。
故选D。
7．B
【详解】
乘电梯上高层楼房时，从起动到停下来，具体的运动过程是：开始时先向上加速，加速度向上，超重；稳定后匀速直线，加速度为零，正常；停下来的过程，向上减速，加速度向下，失重。所以整个过程是：先超重，正常，后失重。故B正确，ACD错误。
故选B。
8．A
【详解】
AB．水柱喷出时做平抛运动，竖直方向下落高度
设水柱的初速度为，从喷出到落地所用时间为t，根据平抛运动的规律
解得
故A正确，B错误；
CD．若自由释放水瓶或斜向下抛出水瓶，水瓶及水的加速度竖直向下，由重力完全提供，重力不再产生其他效应，水瓶及水处于失重状态，水对容器壁无压力，水柱不会从小孔中喷出，故CD错误。
故选B。
9．B
【详解】
A．图像的纵坐标表示速度，其正负表示速度的方向，故前15s内速度一直为正，即一直上升，A错误；
B．图像的纵坐标的数值表示速度的大小，则前15s内速度先增加后减小，B正确；
C．前5s内建筑材料正在向上加速，加速度向上，则建筑材料处于超重状态，C错误；
D．若构造上升过程为匀加速直线运动和匀减速直线运动，则
而实际图像描述的在相同的时间内做变加速直线运动的面积大于匀变速直线运动的面积，由可知整个上升过程中的平均速度大于0.5m/s，D错误；
故选B。
10．A
【详解】
AB．某同学乘电梯从一楼到六楼，在电梯刚起动时，向上做加速运动，加速度向上，处于超重状态。故A正确，B错误；
CD．无论是超重或失重状态，物体所受到的重力并没有发生变化，只是对接触面的压力不和重力相等了，故CD错误；
故选A。
11．磁铁所受的吸引力小于最大静摩擦力 左 减速 加速
【详解】
（1）开始时两磁铁静止不动的原因是磁铁所受的吸引力小于最大静摩擦力，左侧磁铁受到的吸引力向右，因为磁铁处于平衡状态，则左侧的磁铁受到的静摩擦力的方向向左；
（2）在a过程中，由于支持力减小，最大静摩擦力减小，吸引力大于最大静摩擦力，磁铁会开始运动，可知平板处于失重状态，正在向上做减速运动；
（3）在b过程中，由于支持力减小，最大静摩擦力减小，当吸引力大于最大静摩擦力，磁铁会开始运动，可知平板处于失重状态，正在向下做加速运动．
12．0.05-0.15 0.20-0.30 3.2
【详解】
(1)[1][2] 由图线可知，物体加速运动的时间段是0.05-0.15，通过图像可知，重力为10N，这段时间内拉力大于重力，故加速运动；同理减速运动的时间段是0.20-0.30，这段时间拉力小于重力；
(2)[3]根据图像可知，最大拉力为13.2N，物体质量
根据牛顿第二定律，最大加速度
13．见解析
【详解】
由题意知，固定在弹簧上的重物的质量为
当电梯加速下运动时，重物处于失重，指针向上移动，如果停留在C的位置，由牛顿第二定律得
代入数据，解得
方向竖直向下，为负。
如果指针指在C和0刻度的中间，分析可知弹力。由牛顿第二定律得
解得
方向竖直向下，为负。由对称可得0刻度以下的加速度。综上所述，得竖直加速度测量仪的刻度值如下
【详解】
突然下蹲经历加速下降、减速下降两个阶段，在加速下降阶段，加速度向下，磅称对人的支持力小于重力，在减速下降阶段，加速度向上，磅称对人的支持力大于重力，故示数先变小后变大，最后恢复正常。
【详解】
在空间站中处于完全失重的状态，推开过程，小物品受力，相对飞船向前加速运动，力和物体运动方向相同，运动轨迹为直线，根据力的作用是相互的，宇航员相对飞船向后加速运动，运动轨迹为直线；
推开后不受力，保持原来的运动状态，所以小物品相对飞船向前做匀速直线运动，宇航员相对飞船向后做匀速直线运动。
16．168N 72N
【详解】
设开始时，弹簧的压缩量为，则
①
设、刚分离时，弹簧的压缩量为
对分析：
②
对分析：
③
且
④
把①式和②式代入④式解得
⑤
刚开始运动时，、作为整体，弹簧的弹力与平衡，所以合力就是，即
而刚分离时，由③式可得
17． 超重
【详解】
根据牛顿第二定律，人所受到的合力大小为：F=ma=mg；加速度向上，此时人处于超重状态.
点睛：本题关键对人受力分析，然后根据牛顿第二定律列式求解；注意加速度向上物体超重，加速度向下物体失重.
18．3 上 加速向上 减速向下
【详解】
[1]物体受重力和拉力，根据牛顿第二定律，有
代入数据得
解得
[2]由于弹力大于重力，则加速度方向向上；
[3][4]由于物体的加速度的方向向上，电梯可能加速向上或减速向下
19．480 720
【详解】
当电梯加速下降时，对人进行受力分析，由牛顿第二定律得：mg-FN'=ma，代入数据可得FN'=480N；由牛顿第三定律得，体重计读数即为人对其压力等于480N；当电梯以大小为2m/s2的加速度向下减速运动时，由牛顿第二定律得：FN -mg=ma，代入数据可得FN=720N，由牛顿第三定律得，体重计读数即为人对其压力等于720N.
20．失重
【详解】
如果物体具有竖直向下的加速度，则物体处于失重状态，有视重小于实重；如果物体具有竖直向上的加速度，则物体处于超重，有视重大于实重，某人在匀加速下降的电梯中随电梯向下运动，此时人具有竖直向下的加速度，则此人处于失重状态。
21．34.6 超重
【详解】
[1]根据牛顿第二定律
根据牛顿第三定律
解得
[2]返回器向下减速因此加速度方向向上处于超重状态。
22．2.5 m/s2 48
【详解】
电梯和物体具有相同的加速度，对物体分析，根据牛顿第二定律求出物体的加速度，从而得出电梯的加速度．通过人的最大举力，结合牛顿第二定律得出能举起物体的质量．
站在地面上的人，最大举力
.
在加速下降的电梯里，人的最大举力不变，由牛顿第二定律
故
若电梯加速上升，则由牛顿第二定律
所以
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页