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．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
2．傍晚，运动场上，同学们正为校运动会努力努力训练着，如图是跳高运动员练习“背越式”跳高，起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为（　　）
A．失重、超重 B．失重、失重 C．超重、失重 D．超重、超重
3．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
4．电梯内有一物体，质量为m，用细绳挂在电梯的天花板上，当电梯以的加速度竖直加速上升时，细绳对物体的拉力是（　　）
A． mg B． mg C．mg D． mg
5．神舟十一号载人飞船由长征二号F火箭发射，与天宫二号空间实验室完成对接，并开启我国航天史上最长的太空驻留任务。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中要经受超重或失重的考验。研究飞船在竖直方向的飞行，下列说法正确的是（　　）
A．加速上升时，宇航员处于失重状态
B．减速上升时，宇航员处于超重状态
C．加速下落时，宇航员处于超重状态
D．减速下落时，宇航员处于超重状态
6．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；传感器屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系（FN-t）图象，如图所示，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．电梯在启动阶段经历了4s的加速上升过程
B．电梯的最大加速度是m/s2
C．重物在0到4s的时间里，先超重后失重
D．在整个过程中，重物重力先变大，后不变，再变小，最后又不变
7．弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具，其构造原理如图，橡皮筋两端点固定在把手上，橡皮筋处于时恰好为原长状态，在处（连线的中垂线上）放一固体弹丸，一手执把，另一手将弹丸拉至点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去，打击目标。现将弹丸竖直向上发射，则（　　）
A．弹丸在点达到最大速度
B．从到过程中，弹丸的加速度逐渐减小
C．从到过程中，弹丸的速度先增大后减小
D．从到过程中，弹丸处于超重状态
8．人站在力传感器上完成“起立”和“下蹲”动作，图中呈现的是力传感器的示数随时间变化的情况，由此可以判断（ ）
A．此人先起立后下蹲
B．起立时先失重后超重
C．点人所受到的支持力大于重力
D．人下蹲过程加速度大小先增大后减小，再增大，再减小
9．某同学站在电梯底板上，如图所示的图像是计算机显示的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．在内，电梯向上运动，该同学处于超重状态
B．在内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态
C．在内，电梯处于匀速状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力
D．由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态
10．在矿泉水瓶的上部开一个小孔，下部开两个小孔，装入水，水瓶静止时水就从下部小孔喷出，如图所示。若将水瓶竖直向上抛出，不计空气阻力，则抛出后（ ）
A．上升过程水对瓶底压力大于重力
B．下落过程水对瓶底压力大于重力
C．水继续喷出
D．水不再喷出
二、多选题
11．升降机地板上放着一个弹簧秤，盘中放一质量为m的物体，当秤的读数为1.5mg时，升降机的运动可能是（　　）
A．加速上升 B．减速上升 C．减速下降 D．加速下降
12．有一种大型娱乐器械可以让人体超重和失重，如图所示，其环形座舱套在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落．落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下．下列说法正确的是(　　)
A．座舱自由下落的过程中人处于超重状态
B．座舱自由下落的过程中人处于失重状态
C．座舱减速下落的过程中人处于超重状态
D．座舱下落的整个过程中人处于失重状态
13．站在电梯上的人,当电梯竖直减速下降时,下面说法中正确的是（　　）
A．电梯对人的支持力小于人对电梯的压力 B．电梯对人的支持力大于人对电梯的压力
C．电梯对人的支持力等于人对电梯的压力 D．电梯对人的支持力大于人的重力
14．在升降机的天花板上，用轻弹簧悬挂一个小球，升降机静止时，弹簧的伸长量为4cm，升降机运行时，弹簧的伸长量为3cm，则升降机的运动情况是（　　）
A．以的加速度加速下降 B．以的加速度加速下降
C．以的加速度减速上升 D．以的加速度减速上升
15．如图，一个盛水的容器底部有一小孔．静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持竖直，且忽略空气阻力，则（ ）
A．容器自由下落时，小孔不漏水
B．将容器匀速下落时，容器在运动中小孔不漏水
C．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔漏水；容器向下运动时，小孔不漏水
D．将容器竖直向上抛出，在运动过程中小孔不漏水
三、解答题
16．质量是60kg的人站在升降机中的体重计上如图所示，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 ()
(1)升降机匀速上升；
(2)升降机以的加速度上升；
(3)升降机以的加速度下降；
(4)升降机以重力加速度g加速下降．
17．升降机以0.5m/s2的加速度匀加速上升，站在升降机里的人的质量是50kg，人对升降机地板的压力是多大？如果人站在升降机里的测力计上，测力计的示数是多大？
18．如图所示，倾斜索道与水平线的夹角θ=，若载人车厢沿索道向上的加速度为5m/s2，人的质量为50kg，且人相对车厢静止。g=10m/s2，sin=0.6，cos=0.8，求：
(1)人对车厢的压力大小；
(2)人受到摩擦力的大小。
19．一质量m =35kg的小孩站在竖直电梯内的体重计上。电梯从t=0时刻由静止开始启动，在0到7s内体重计示数F的变化如图所示试问：（取）
(1)小孩乘电梯是上楼还是下楼？简述理由。
(2)在这段时间内电梯运动的距离是多少。
20．如图所示,小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止光滑斜面上,设小球质量,斜面倾角,悬线与竖直方向夹角,光滑斜面,置于动摩擦因数y粗糙水平面上始终不动,(g取)求：
(1)悬线对小球拉力的大小．
(2)小球对斜面的压力多大．
(3)地面对斜面的摩擦力的大小和方向．
21．一辆质量为的汽车沿平直公路行驶，发动机的牵引力为, 以的加速度做匀加速直线运动，行驶，驶过了,已知汽车所受阻力恒定，求:
(1)汽车初速度的大小;
(2)汽车在第3秒内的位移大小;
(3)加速过程中汽车所受阻力的大小。
参考答案
1．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。
2．B
【详解】
运动员越过横杆前、后在空中受到自身重力的作用，加速度方向均竖直向下，均处于失重状态，故选B。
3．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。
4．D
【详解】
根据牛顿第二定律
解得
故选D。
5．D
【详解】
AD．宇航员加速上升或减速下落时，具有向上的加速度，宇航员处于超重状态，故A错误，D正确；
BC．宇航员减速上升或加速下落时，具有向下的加速度，宇航员处于失重状态，故BC错误。
故选D。
6．A
【详解】
AC．0~4s，压力大于重力，电梯加速度竖直向上，处于超重状态，做加速上升。故A正确；C错误；
B．根据图像信息可得，压力保持不变时，根据二力平衡有
解得
压力即支持力最大为50N，此时加速度最大，由牛顿第二定律有
代入数据，得
故B错误；
D．在整个过程中，重物重力保持不变。故D错误。
故选A。
7．C
【详解】
A．当弹丸合力为零时，速度达到最大。而在C处时，橡皮筋处于原长，此时只受重力作用，故A错误；
B．对弹丸受力分析，应用牛顿第二定律，有
由题意可知，从D到C过程中，F一直在减小，故存在一个二力平衡的位置，弹丸的加速度应该是先减小到零，然后反向增大，故B错误；
C．根据B项分析，重力小于弹力阶段，弹丸加速，重力大于弹力阶段，弹丸减速，故C正确；
D．根据C项分析，当弹丸加速时，加速度方向向上，处于超重；当弹丸减速时，加速度方向向下，处于失重，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
AB．人在下蹲过程中加速度先向下，后向上，所以下蹲过程先失重后超重，起立过程加速度先向上后向下，所以起立过程先超重后失重，所以AB错误；
C．a点人处于失重状态，所以人所受到的支持力小于重力，C错误；
D．由图可知，人在下蹲过程中，合力先增大，后减小减小到零后反向增大，再减小，所以人下蹲过程加速度大小先增大后减小，再增大，再减小，D正确。
故选D。
9．C
【分析】
通过图像分析物体的运动状态，从而分析物体是超重还是失重问题。
【详解】
B．在内，电梯在加速上升，该同学对电梯底板的压力大于他所受的重力处于超重状态，B错误；
C．在内，电梯处于匀速状态，此时该同学受力平衡，对电梯底板的压力等于他所受的重力，C正确；
AD．在内，电梯在减速上升，该同学对电梯底板的压力小于他所受的重力处于失重状态， AD错误。
故选C。
10．D
【详解】
无论水瓶自由下落，还是将水瓶竖直向上抛出，抛出之后的物体都只受到重力的作用，处于完全失重状态，此时水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水不会流出，故D正确，ABC错误。
故选D。
11．AC
【详解】
根据题意可知秤的读数为1.5mg，大于物体的重力，所以物体处于超重状态，升降机的加速度向上，可能的情况是加速上升或减速下降，故AC正确，BD错误。
故选AC。
12．BC
【分析】
自由下落时只受重力，加速度向下，失重；减速下落，加速度向上，超重。由此分析即可。
【详解】
AB. 在自由下落的过程中人只受重力作用，做自由落体运动，处于失重状态，故B正确A错误；
C. 在减速运动的过程中人受重力和座位对人向上的支持力，做减速运动，所以加速度向上，人处于超重状态，故C正确；
D. 整个运动的过程中人先失重后超重，故D错误。
故选BC。
13．CD
【详解】
ABC．电梯对人的支持力和人对电梯的压力是一对相互作用力，所以电梯对人的支持力等于人对电梯的压力，故C正确，AB错误；
D．当电梯竖直减速下降时，加速度向上，人处于超重状态，即电梯对人的支持力大于人的重力，故D正确。
故选CD。
14．AC
【详解】
设小球的质量为m，弹簧的劲度系数为k
静止时
mg=kx1
当弹簧伸长减小时，弹力减小，小球所受合力方向竖直向下，小球的加速度竖直向下,根据牛顿第二定律得
Mg-kx2=ma，x2=x1
代入解得
=2.5m/s2
方向竖直向下，则升降机可能以2.5m/s2的加速度减速上升，也可能以2.5m/s2的加速度加速下降。
故选AC。
15．AD
【详解】
试题分析：当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度；当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度；如果没有压力了，那么就是处于完全失重状态，此时向下加速度的大小为重力加速度g．
解：A、无论向哪个方向抛出，抛出之后的物体都只受到重力的作用，处于完全失重状态，此时水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水不会流出，故A、D正确，C错误．
B、将容器匀速下落，水和容器间存在压力，水会从小孔流出．故B错误．
故选AD．
【点评】本题考查了学生对超重失重现象的理解，掌握住超重失重的特点，本题就可以解决了．
16．（1）600N，正常状态；（2）840N，超重状态；（3）300N，失重状态；（4）0，完全失重状态．
【详解】
试题分析：（1）体重计的读数等于升降机对人的支持力的大小；（2）升降机匀速上升时，人受力平衡，支持力等于重力；（3）当升降机以不同的加速度运动时，可根据牛顿第二定律求解．
（1）升降机匀速上升，受力平衡，则，处于正常状态
（2）升降机加速上升，加速度方向向上，支持力大于重力，处于超重状态
根据牛顿第二定律得：
解得：
（3）升降机加速下降，加速度方向向下，支持力小于重力，处于失重状态
根据牛顿第二定律得：
解得：
（4）升降机以重力加速度g加速下降，物体处于完全失重状态，
17．525N；525N
【详解】
由牛顿第二定律有
N-mg=ma
由牛顿第三定律可得，人对升降机地板的压力等于地板对人的支持力，则带入数据有
F压=N=525N
若人站在测力计上，加速度不变，则对测力计压力也为525N，测力计示数为525N。
18．(1)650N；(2)200N
【详解】
(1)由于车厢和人有沿索道向上的加速度，此加速度具有竖直向上的分量，所以人处于超重状态。
由
FN－mg=masin
则
FN=m(g＋asin)=50×(10＋5×0.6)N=650N
由牛顿第三定律得，人对车厢压力大小为650N；
(2)人受到摩擦力的大小
Ff=macos=200N
19．(1)下楼；(2)20m
【详解】
(1)由图可知，开始的2s时间内体重计的示数F=280N小于其重力（mg=350N），即处于失重状态，说明电梯是竖直向下加速的。所以是下楼。
(2)0~2s时间内，所以电梯做向下的匀减速运动
由牛顿第二定律得
解得
电梯加速的位移为
加速2s后的速度为
2s~5s时间内因，所以电梯以做匀速直线运动
电梯匀速的位移为
5s~7s时间内因，所以电梯做向下的匀减速运动
由牛顿第二定律得
解得
电梯减速的位移为
这段时间内电梯下降的距离
20．(1) (2) (3)5N 水平向左
【详解】
选小球为研究对象,其受力如图所示由物体的平衡条件得：
在x轴上：
在y轴上：
解得：
(2)根据(1)的分析解得
牛顿第三定律知小球对斜面的压力大小为10N．
选小球、斜面整体为研究对象,其受力如图所示．
在x轴上由物体的平衡条件得：
方向水平向左．
21．(1) (2) (3)
【详解】
(1) 根据位移时间关系式：
解得：
(2) 3s 内位移:
2s内位移:
第3s内位移:
(3) 根据牛顿第二定律有：，代入数据整理得：。
答：(1) (2) (3)