2021-2022学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册4.6超重和失重同步练习 (Word版含答案)

4.6超重和失重
一、单选题
1．如图所示，在静止的升降机地板上，有一个物体通过弹簧和墙壁连接，当升降机运动时，发现弹簧收缩使物体向右运动，升降机的运动状态可能是（　　）
A．加速下降 B．减速下降 C．匀速上升 D．加速上升
2．乘客乘坐电梯过程中，电梯做下列哪种运动，乘客会处于失重状态（　　）
A．匀速上升 B．匀速下降
C．加速上升 D．加速下降
3．一枚火箭由地面竖直向上发射，其速度和时间的关系图线如图所示，则（　　）
A．t3时刻火箭距地面最远
B．t2 t3的时间内，火箭在向下降落
C．t1 t2的时间内，火箭处于失重状态
D．0 t3的时间内，火箭始终处于失重状态
4．某次救灾演习中，救援直升机悬停在空中，机上工作人员将装有救灾物资的箱子投出。已知箱子下落时的初速度为零，下落过程中箱子所受的空气阻力大小与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持投放时的状态。则关于在物资下落过程中的以下说法正确的是（　　）
A．处于超重状态 B．刚投下时受到的支持力最大
C．所受支持力可能逐渐增大 D．所受支持力大小不可能等于它的重力
5．如图所示是某同学站在力传感器上做下蹲－起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线，由图线可知该同学（　　）
A．体重约为800N B．做了两次下蹲－起立的动作
C．做了一次下蹲－起立的动作，且下蹲后约2s起立 D．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
6．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，小丽同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内小丽同学发现体重计示数如图所示。在这段时间内下列说法中正确的是（　　）
A．小丽同学的惯性变小了
B．电梯一定在竖直向下运动
C．小丽对体重计的压力小于体重计对小丽的支持力
D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下
7．如图所示，左图为大型游乐设施跳楼机，右图为其结构简图。跳楼机由静止从a自由下落到b，再从b开始以恒力制动竖直下落到c停下。已知跳楼机和游客的总质量为m，ab高度差为2h，bc高度差为h，重力加速度为g。则（　　）
A．从b到c，跳楼机和游客处于失重状态
B．从a到b，跳楼机座椅对游客的作用力与游客的重力大小相等
C．从a到b与从b到c的运动时间之比为2∶1
D．从b到c，跳楼机受到制动力的大小等于2mg
8．“双十一”的快递可以用无人机进行运载。在某次无人机竖直飞行实验中，无人机的质量为M，货物的质量为m，无人机与货物间通过轻绳相连，如图所示。无人机以恒定动力F从地面开始加速上升，不计空气阻力，重力加速度为g。则在无人机加速上升过程中（　　）
A．货物处于失重状态 B．加速度大小
C．轻绳上的拉力大小 D．轻绳上的拉力大小
二、多选题
9．一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落至蹦床上后又弹起到原高度。小孩从高处开始下落到弹回原高度的整个过程中，他的运动速度随时间变化的关系如图所示，图中oa段和cd段为直线，其余段为曲线，则据此图象，以下说法正确的是（　　）
A．t2时刻，小孩开始与蹦床接触
B．t6时刻，小孩弹起到原高度
C．t3时刻，小孩处于完全失重状态
D．t5时刻，小孩处于完全失重状态
10．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内处于超重状态
D．整个上升过程中的平均速度大于0.5m/s
11．一次演习中，一空降特战兵实施空降，飞机悬停在高空某处后，空降特战兵从机舱中跳下，设空降特战兵沿直线运动，其速度-时间图像如图甲所示，当速度减为零时特战兵恰好落到地面。已知空降特战兵的质量为60kg。设降落伞用8根对称的绳悬挂空降特战兵，每根绳与中轴线的夹角均为37°，如图乙所示。不计空降特战兵所受的阻力。则空降特战兵（　　）。
A．前2s处于超重状态
B．从200m高处开始跳下
C．落地前瞬间降落伞的每根绳对特战兵的拉力大小为125N
D．整个运动过程中的平均速度大于
12．在加速度大小为a的匀减速下降的电梯中，有一个质量为m的人，下列说法正确的是（　　）
A．此人对地球的吸引力大小为
B．此人受到的重力为
C．此人超重
D．此人对电梯的压力大小为
13．为测量某栋居民楼高度及平均层高，小明同学将手机平放于该居民楼电梯地板上，在电梯从1楼运行到17楼的过程中，利用手机上的加速度传感器得到如图所示图像，以竖直向上为正，已知时，电梯处于静止状态，则（　　）
A．内手机处于失重状态 B．电梯运行最大速度为
C．电梯上升高度为 D．平均层高为
14．蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。如图所示，蹦极者小张站在约40米的高处，把一端固定的长长的橡皮条绑在踝关节处然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去。当小张落到离地面（或水面）一定距离时，橡皮条被拉伸、绷紧、阻止小张继续下落，直至小张下落到最低点。若不考虑空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．当小张在最低点时，橡皮条对小张的弹力与他的重力大小相等
B．当小张下降的速度达到最大时，橡皮条对小张的弹力与他的重力大小相等
C．从橡皮绳开始绷紧至小张下落到最低点的过程中，他的加速度一直增大
D．在橡皮条处于拉伸阶段，小张可能处于失重状态
三、解答题
15．美国国家航空航天局（NASA）有一项面向大学生的“微重力学生飞行挑战计划”，学生以团队形式提交自己设计的微重力实验方案，获胜的队伍会受邀到约翰逊航天中心，乘坐飞机到达高空，然后飞机由静止开始下落，以模拟微重力环境。下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍。这样，可以获得持续约之久的失重状态，大学生们便在这段时间内进行关于微重力影响的实验。紧接着，飞艇又做匀减速运动。若飞艇离地面的高度不得低于，重力加速度取。试求：
（1）飞艇在内下落的高度。
（2）在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力是重力的多少倍。
16．质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？处于什么状态？（g取10 m/s2）
（1）升降机匀速上升；
（2）升降机以3 m/s2的加速度加速上升；
（3）升降机以4 m/s2的加速度加速下降。
17．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。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．A
【详解】
当升降机运动时，发现弹簧收缩使物体向右运动，说明此时的弹力大于摩擦力即支持力小于重力，处于失重状态，加速度向下，BCD错误，A正确。
故选A。
2．D
【详解】
当电梯的加速度竖直向下时，即电梯减速上升或加速下降时，乘客会处于失重状态，故选D。
3．A
【详解】
阶段，火箭在向上加速，所以处于超重状态，阶段，物体向上减速，所以处于失重状态，整个阶段火箭的速度方向都是向上的，所以在时刻火箭距离地面最远，BCD错误，A正确。
故选A。
4．C
【详解】
刚释放时，速度较小，阻力较小，箱子做加速运动，空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，阻力不断变大，故箱子做加速度不断减小的加速运动，当加速度减为零时，速度达到最大，之后做匀速运动，对箱内物体受力分析，受到重力和支持力，根据牛顿第二定律，有
由于a逐渐减小到零，故支持力逐渐增大到重力，ABD错误，C正确。
故选C。
5．C
【详解】
A．根据静止时人的重力大小等于力传感器的压力，则有
所以A错误；
BCD．一次下蹲过程速度从0变为到最大，再变为0，所以一次下蹲经过了一次加速向下与一次减速向下的运动，所以下蹲过程中先是失重后是超重，而起立过程先是超重后是失重，如图所示可知有二次失重，二次超重，并且下蹲后约2s起立，所以BD错误；C正确；
故选C。
6．D
【详解】
A．惯性是物体本身的性质，只与质量有关，小丽同学的质量不变，惯性不变，故A错误；
B．体重计示数小于体重，说明小丽对体重计的压力小于重力，处于失重状态，电梯做向上的减速运动也会是失重状态，故B错误；
C ．小丽对体重计的压力与体重计对小丽的支持力是作用力与反作用力，大小相等，故C错误；
D．以小丽为研究对象
求得
方向竖直向下，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．从b到c，跳楼机受恒力做减速运动，加速度方向竖直向上，游客处于超重状态，故A错误；
B．从a到b，跳楼机做自由落体运动，游客处于完全失重状态，跳楼机座椅对游客的作用力为零，与游客的重力大小不等，故B错误；
C．设跳楼机在b位置时的速度大小为v，从b到c的加速度大小为a，根据运动学规律有
解得
从a到b与从b到c的运动时间之比为
故C正确；
D．设从b到c，跳楼机受到制动力的大小为F，根据牛顿第二定律有
解得
故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．无人机加速上升货物处于超重状态，故A错误。
B．取无人机与货物整体为研究对象，进行受力分析，根据牛顿第二定律有
解得
故B错误。
CD．取货物为研究对象，进行受力分析，根据牛顿第二定律有
代入数据解得
故C错误，D正确。
故选D。
9．BD
【详解】
A．由题意可知，当小孩从高处下落而未与蹦床接触时，小孩只受重力作用，加速度为g，而在小孩弹起的运动中，小孩与蹦床脱离，小孩只受重力，其加速度为g，所以速度时间图象为倾斜直线时，小孩在空中不与蹦床接触，所以小孩与蹦床接触的时间为t1~t5，因此小孩从t1时刻开始接触蹦床，A错误；
B．小孩从高处开始计时，在t6时刻，小孩的加速度为g，速度是零，所以小孩在最大高度处，因此t6时刻，小孩弹起到原高度，B正确；
C．速度图象斜率表示加速度，t3时刻，小孩的加速度向上，处于超重状态，C错误；
D．速度图象斜率表示加速度，t5时刻，图象斜率为正，加速度向下，小孩处于失重状态，D正确。
故选BD。
10．BCD
【详解】
A．v-t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，故A错误；
B．v-t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，故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，故C正确；
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，故D正确。
故选BCD。
11．CD
【详解】
A．由图可知，降落伞在前2s内加速下降，中间5s匀速下降，最后6s减速下降，故前2s失重，A错误；
B．由图像与横轴面积的物理意义知
B错误；
C．落地前瞬间的加速度
对特战兵，由牛顿第二定律
C正确；
D．全程平均速度
D正确。
故选CD。
12．CD
【详解】
AB．此人对地球的吸引力大小等于地球对人的吸引力，等于人的重力mg，故AB错误；
CD．人在加速度大小为a的匀减速下降的电梯中，根据牛顿第二定律有
解得电梯对人的支持力大小为
根据牛顿第三定律可知，此人对电梯的压力大小为
即人处于超重状态，故CD正确。
故选CD。
13．CD
【详解】
A．内，电梯加速度方向为竖直向上，手机处于超重状态，故A错误；
B．a-t图像与t轴所围的面积表示速度的变化量，所以电梯运行的最大速度为
故B错误；
C．由图可知1~2s内电梯做匀加速运动，2~25s内电梯做匀速运动，25~26s内电梯做匀减速运动，则电梯上升的高度为
故C正确；
D．平均层高为
故D正确。
故选CD。
14．BD
【详解】
ABC．小张在开始的一段时间内做自由落体运动，当橡皮条开始绷紧之后，其对小张的弹力竖直向上，且不断增大，小张所受合外力逐渐减小，竖直向下的加速度逐渐减小，当橡皮条对小张的弹力与他的重力大小相等时，小张的加速度减小至零，且速度达到最大值，之后橡皮条的弹力开始大于小张的重力，小张开始做加速度不断增大的减速运动，当小张下降至最低点时，速度减为零，此时橡皮条对小张的弹力大于他的重力，综上所述可知AC错误，B正确；
D．小张在达到最大速度之前，他的加速度向下，处于失重状态，故D正确。
故选BD。
15．(1)3000m；(2)1.48
【详解】
(1)设飞艇在25s内下落的加速度为a1，根据牛顿第二定律可得
解得
所以飞艇在25s内下落的高度为
(2) 25s后，飞艇将做减速运动，减速时飞机的速度
减速运动下落的高度
减速运动飞艇的加速度大小
由牛顿第二定律
得飞艇对大学生的支持力为
由牛顿第三定律得，大学生对座位的压力大小
即大学生对座位的压力为重力的1.48倍。
16．（1）600 N，平衡状态；（2）780 N，超重状态；（3）360 N，失重状态
【详解】
人站在升降机中的体重计上，受重力和升降机向上的支持力。
（1）当升降机匀速上升时，由牛顿第二定律得
FN－G＝0
所以人受到的支持力
FN＝600 N
根据牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小等于体重计的示数，即600 N，处于平衡状态。
（2）当升降机以3 m/s2的加速度加速上升时，由牛顿第二定律得
FN－G＝ma
计算得
FN＝780 N
由牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为780 N，故此时体重计的示数为780 N，大于人的重力，人处于超重状态。
（3）当升降机以4 m/s2的加速度加速下降时，由牛顿第二定律得
G－FN＝ma
计算得出
FN＝360 N
由牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为360 N，故此时体重计的示数为360 N，小于人的重力600 N，人处于失重状态。
17．(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
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