2019人教版必修第一册第四章6超重和失重分层训练（word版含答案）

2019人教版必修第一册第四章6超重和失重分层训练
一、多选题
1．深圳平安金融中心是深圳的标志性景观之一，建筑高度约599米。游客乘坐观光电梯大约1min就可以到达547.6m的观光平台。若电梯及厢内乘客简化成只受重力G与绳索拉力F，已知电梯在t=0时由静止开始上升，其加速度a与时间t的关系如图所示，重力加速度g取10m/s2。下列相关说法正确的是（　　）
A．t=6s时，电梯处于失重状态
B．7~53s时间内，绳索拉力最小
C．t=59s时，绳索拉力F大小等于0.85G
D．t=60s时，电梯速度恰好为0
2．如图所示，在光滑斜面上，有一轻质弹簧的一端固定在斜面上，有一物体A沿着斜面下滑，当物体A刚接触弹簧的一瞬间到弹簧压缩到最低点的过程中，下列说法中正确的是
A．物体的加速度将先增大，后减小
B．物体的加速度将先减小，后增大
C．物体的速度将先增大，后减小
D．物体的速度将先减小，后增大
3．高层住宅与写字楼已成为城市中的亮丽风景，电梯是高层住宅与写字楼必配的设施．某同学将一轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，如图所示，在电梯运行时，该同学发现轻弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小了，这--现象表明（ ）
A．电梯可能是在下降
B．电梯的加速度方向可能是向上
C．该同学对电梯地板的压力等于其重力
D．该同学对电梯地板的压力小于其重力
4．2022年2月第24届冬季奥林匹克运动会将在我国北京市、张家口市联合举行，我国冬奥健儿抓紧备战。比赛场地可简化为由如图所示的助滑区、弧形过渡区、着陆坡、减速区等组成。若将运动员视为质点，且忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．运动员在助滑区加速下滑时处于失重状态
B．运动员在弧形过渡区运动过程中处于失重状态
C．运动员在跳离弧形过渡区至着陆之前的过程中处于完全失重状态
D．运动员在减速区减速过程中处于失重状态
5．如图所示，某同学乘电梯，在电梯加速上升的过程中，该同学（　　）
A．动能增大
B．动能减小
C．处于超重状
D．处于失重状态
6．匀速运动的升降机内，物体静止在底板上，与物体相连的弹簧处于伸长状态，现发现物体突然被弹簧拉向右方，由此可以判断，此升降机的运动可能是（ ）
A．加速上升 B．减速上升 C．加速下降 D．减速下降
7．如图所示，物体在恒力作用下沿竖直墙面向上做匀速直线运动，则下面对物体受力情况的分析正确的是（ ）
A．物体a 可能受四个力作用
B．物体a 一定受两个力作用
C．物体a与墙壁间一定存在弹力
D．物体a与墙壁间一定不存在摩擦力
8．如图，某一处于松弛状态的弹性绳，上端拴在O点，下端拴一重物，从O点正下方的A点开始自由下落，至图中B点时的弹性绳正好完全伸直且没有弹力，D点是重物所能到达的最低点且到达D点时未超过弹性绳的弹性限度，C点时重物静止悬吊时的平衡位置，不计空气阻力，则重物在从A点下落的过程中（　　）
A．在AB段做自由落体运动，处于完全失重状态
B．BC段绳的拉力在增大，重物先失重再超重
C．CD段绳的拉力大于重物的重力，重物处于超重状态
D．D点时重物的速度为零，处于平衡状态
二、单选题
9．关于在竖直面内匀速转动的摩天轮（如图）舱内的游客，下列说法正确的是（ ）
A．游客在最高点处于失重状态
B．游客在最高点处于超重状态
C．游客在最低点处于失重状态
D．游客始终处于平衡状态
10．如图所示，当小车A以恒定的速度v向左运动时，则对于B物体来说，下列说法正确的是
A．匀速上升
B．减速上升
C．B物体受到的拉力大于B物体受到的重力
D．B物体受到的拉力等于B物体受到的重力
11．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（仅考虑乘客与水平面之间的作用），则乘客（　　）
A．受到向后（水平向左）的摩擦力作用
B．处于超重状态
C．不受摩擦力的作用
D．所受合力竖直向上
12．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
13．如图所示，质量为60kg的人站在升降机内的台秤上，测得体重为50kg，则升降机的运动可能是（　　）
A．匀速上升 B．加速上升 C．减速上升 D．减速下降
14．体重600N的人站在电梯内的体重计上，体重计的示数为650N，可能的原因是（　　）
A．电梯匀速上升
B．电梯匀速下降
C．电梯匀加速上升
D．电梯匀加速下降
15．如图所示的翻斗车车斗的底部是一个平面，司机正准备将车上运送的一块大石块(图中未画出)卸下。司机将车停稳在水平路面上，通过操纵液压杆使车斗底部倾斜，直到石块开始加速下滑时，保持车斗倾斜角不变。则在石块沿车斗底面匀加速下滑的过程中（　　）
A．翻斗车不受地面的摩擦力
B．翻斗车受到的合外力不为零
C．地面对翻斗车的支持力小于翻斗车和车上石块的总重力
D．车斗的倾角越大，石块对翻斗车的压力也越大
16．宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的航天器中会处于完全失重状态，下述说法不正确的是（）
A．宇航员受力平衡
B．宇航员仍受引力作用
C．引力正好等于宇航员围绕地球做匀速圆周运动的向心力
D．引力仍产生加速度
17．如图所示，浸在水中的小球的密度小于水的密度，固定在轻弹簧的一端，弹簧的另一端固定在容器的底部，当整个系统自由下落时，弹簧长度将
A．变长
B．不变
C．恢复原长
D．条件不足，无法确定
18．跳伞运动已经成为全球最为普及的航空体育项目之一，也成为年轻人最时髦的极限运动之一，甚至被发展成为一种技巧高超的体育活动．运动员一般坐飞机从3000米高空跳下，在离地1500米处打开降落伞，这一过程历时约30秒．关于这一过程，以下说法正确的是
A．运动员仅受重力作用
B．运动员体验到失重现象
C．打开降落伞前的速度约为300m/s
D．打开降落伞前的速度约为173m/s
19．某人站在电梯内的体重计上，若电梯由静止开始向上加速运动，则（　　）
A．体重计的示数会增大 B．体重计的示数会减小
C．人受到的重力会增大 D．人受到的重力会减小
20．电子打火机的点火原理是压电效应．压电片在受到压力时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比，现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图所示．压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合电路用来测量压电片两侧形成的电压，若发现电压表示数增大，下列说法正确的是(　　)
A．电梯一定加速上升
B．电梯一定减速下降
C．电梯加速度一定向上
D．电梯加速度一定向下
21．摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一、绕中心轴在竖直平面内匀速转动，如图所示为摩天轮的简化示意图，图中a、c分别表示座舱的最低点和最高点，已知小明的质量为m，在游乐园乘坐的摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，线速度为v，座椅到中心轴半径为R，重力加速度为g。当小明从a处转动到c处的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小明始终处于超重状态 B．在a、c处受到的合力相同
C．在a、c处对座椅的压力之差为 D．在a、c处对座椅的压力之差为
22．关于超重与失重的说法中，下列说法中正确的是（ ）
A．超重就是物体的重力增加了 B．失重就是物体的重力减少了
C．完全失重就是物体不受重力 D．完全失重的物体的加速度等于重力加速度
23．如图是某同学站在压力传感器上做下蹲-起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间。由图线可知，该同学的体重约为650N，除此以外，还可以得到以下信息（　　）
A．1s时人处在下蹲的最低点
B．2s时人处于下蹲静止状态
C．2s末至4s末重力对人的冲量为零
D．2s末至4s末重力对人做的功为零
三、解答题
24．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。
25．如图所示，轻绳绕过定滑轮，一端连接物块A，另一端连接在滑环C上，物块A的下端用弹簧与放在地面上的物块B连接，A、B两物块的质量均为m，开始时绳连接滑环C部分处于水平，绳刚好拉直，滑轮到杆的距离为L，控制滑块C，使其沿杆缓慢下滑，当C下滑时，释放滑环C，结果滑环C刚好处于静止，此时B刚好要离开地面，不计一切摩擦，重力加速度为g。
(1)求弹簧的劲度系数；
(2)求C的质量；
(3)若由静止释放滑环C，求当物块B刚好要离开地面时，滑环C的速度大小。
26．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．
27．弹簧秤上一个质量的物体，在下列各情况下，弹簧秤的示数为多少？（）
（1）以的速度匀速上升或下降；
（2）以的加速度竖直加速上升；
（3）以的加速度竖直加速下降；
（4）以重力加速度竖直加速下降.
四、填空题
28．甲、乙两队举行拔河比赛，甲队获胜，如果甲队对绳的拉力为F甲，地面对甲队的最大静摩擦力为f甲；乙队对绳的拉力为F乙，地面对乙队的最大静摩擦力为f乙，绳的质量不计，则有F甲________F乙，f甲________f乙(此两空选填“>”、“＝”或“<”)．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．CD
【详解】
A．根据a t图像可知当t=6s时电梯的加速度向上，电梯处于超重状态，故A错误；
B．根据a t图像可知7~53s时间内，a=0，电梯处于平衡状态，所以绳索拉力等于电梯的重力；而在53~55s时间内，加速度的方向向下，电梯处于失重状态，绳索的拉力小于电梯的重力；所以在7~53s这段时间内绳索拉力不是最小的，故B错误；
C．根据a t图像可知t=59s时，a<0，电梯减速向上运动，加速度方向向下，此时电梯及厢内乘客由牛顿第二定律有
由图像可得此时加速度大小为
求得
故C正确；
D．a t图像与时间轴所围的面积表示速度的变化量，而由几何知识可知，60s内a t图像与时间轴所围的面积为0，所以速度的变化量为0，而电梯的初速度为0，所以t=60s时，电梯速度恰好为0，D正确。
故选CD。
2．BC
【详解】
小球接触弹簧后，弹簧的弹力先小于重力沿斜面向下的分力，小球的合力沿斜面向下，加速度也沿斜面向下，与速度方向相同，故小球做加速运动，因弹力逐渐增大，合力减小，加速度减小；随着小球向下运动，弹簧的弹力增大，当弹簧的弹力大于重力沿斜面向下的分力后，小球的合力沿斜面向上，加速度沿斜面向上，与速度方向相反，小球做减速运动，弹力增大，合力增大，加速度也增大；综上可知，加速度先减小后反向增大；小球速度先增大后减小，故BC正确，AD错误； 故选BC.
点睛：解决本题的关键是分析小球的受力情况，再判断其运动情况；压缩弹簧运动的分析是中学阶段的一个难点．要注意分析弹簧的弹力随形变量的变化而变化； 从而引起合力和加速度的变化过程．
3．AD
【解析】
电梯静止不动时，小球受力平衡，有；弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小了，说明弹力变小了，根据牛顿第二定律，有，故加速度向下，电梯加速下降或者减速上升，电梯以及电梯中的人处于失重状态，该同学对电梯地板的压力小于其重力，故A、D正确，B、C错误；
故选AD．
【点睛】对铁球的受力分析，受重力和拉力，结合牛顿第二定律，判断出加速度的方向；然后判断电梯和乘客的超、失重情况．
4．AC
【详解】
A．运动员在助滑区加速下滑时，加速度有向下的分量，处于失重状态，故A正确；
B．运动员在弧形过渡区做圆周运动，加速度有向上的分量，处于超重状态，故B错误；
C．运动员在跳离弧形过渡区至着陆区之前的过程中，离开轨道，只受重力，处于完全失重状态，故C正确；
D．运动员在减速区减速过程中，加速度有向上的分量，处于超重状态，故D错误。
故选AC。
5．AC
【详解】
在电梯加速上升的过程中，由牛顿第二定律知
解得
乘客所受的支持力N大于乘客的重力，乘客处于超重状态，电梯做加速运动，动能增加，故AC正确，BD错误。
故选AC。
6．BC
【详解】
匀速运动的升降机内物体所受弹簧弹力等于地板对的静摩擦力，若发现被拉向右方，说明摩擦力小于弹力，而动摩因数不变，说明地板与间正压力变小，是失重状态的现象，故升降机应该是减速上升或加速下降。
故选BC。
7．BD
【详解】
ABC．因墙壁竖直，故墙壁对物体无弹力作用，物体a只受重力和力F两个力的作用，B正确AC错误；
D．因物体和墙壁之间无弹力作用，故物体a与墙壁间一定不存在摩擦力，D正确。
故选BD。
8．AC
【详解】
A．图中B点时的弹性绳正好完全伸直且没有弹力，所以在AB段绳子无拉力，重物做自由落体运动，处于完全失重状态。A正确；
BC．C点时重物静止悬吊时的平衡位置，所以在BC段绳的拉力在增大，但是一直小于重力，重物一直处于失重状态，CD段绳的拉力大于重物的重力，重物处于超重状态。B错误，C正确；
D．D点时绳子拉力大于重力，重物将向上加速。D错误。
故选AC。
9．A
【详解】
AB．转轮始终不停地匀速转动，乘客做匀速圆周运动，在最高点有向下的指向圆心的加速度，游客处于失重状态，故A正确，B错误；
C．游客经过摩天轮的最低点时，加速度的方向向上，所以处于超重状态，故C错误；
D．游客随着摩天轮做匀速圆周运动，一定有向心加速度，所以不是平衡状态，故D错误。
故选A。
10．C
【详解】
AB．物体A匀速向左运动的速度为合速度，沿绳与垂直绳方向分解速度，如图所示：
则有：
A的速度不变，θ减小， 增大，故vB增大，即物体B加速上升，故AB都错误；
CD．B物体向上加速，处于超重状态，受到的拉力大于B物体受到的重力，故C正确，D错误。
故选C。
11．A
【详解】
AC．当减速上坡时，乘客加速度沿斜面向下，乘客有水平向左的分加速度，而静摩擦力必沿水平方向，所以受到向后（水平向左）的摩擦力作用，故A正确，C错误；
B．当减速上坡时，整体的加速度沿斜面向下，乘客具有向下的分加速度，所以根据牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，故B错误；
D．由于乘客加速度沿斜面向下，根据牛顿第二定律得所受力的合力沿斜面向下，故D错误．
故选A。
12．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。
13．C
【详解】
对人，支持力小于重力，合力向下，加速度向下，所以升降机的运动可能是加速下降或减速时上升。
故选C。
14．C
【详解】
由题意可知人处于超重状态，此时电梯具有向上的加速度，即可能匀加速上升或匀减速下降。
故选C。
15．C
【详解】
A．令车斗底部与水平面的夹角为，由于石块有沿斜面向下的加速度，则对车和石块的整体，水平方向根据牛顿第二定律有
即车受到地面向左的摩擦力作用，故A错误；
B．石块下滑过程中，翻斗车处于静止，所以翻斗车受到的合外力为零，故B错误；
C．因为石块竖直方向有竖直向下的加速度，对石块和车的整体在竖直方向，根据牛顿第二定律有
可知
即地面对翻斗车的支持力小于翻斗车和车上石块的总重力，故C正确；
D．对石块分析，则有翻斗车对石块的支持力为
根据牛顿第三定律可得石块对翻斗车的压力为，车斗的倾角越大，石块对翻斗车的压力越小，故D错误；
故选C。
16．A
【解析】
【详解】
A. 宇航员在围绕地球做匀速圆周运动，有向心加速度，处于非平衡状态，故A说法错误，符合题意。
B.宇航员仍受地球对他的万有引力的作用，B说法正确，不符合题意。
C.因为宇航员做匀速圆周运动，所以引力正好等于宇航员围绕地球做匀速圆周运动的向心力，故C说法正确，不符合题意。
D.万有引力提供向心力，产生向心加速度，故D说法正确，不符合题意。
17．C
【详解】
当系统处于静止状态时，浸在水中的小球的密度小于水的密度，由平衡条件可得：
浮弹
所以弹簧被拉伸；当整个系统自由下落达到稳定时，小球及水处于完全失重状态，水也不再对球施加浮力，弹簧不再受到拉力，故弹簧将恢复原长；
A. 变长与分析不符，故A错误；
B. 不变与分析不符，故B错误；
C. 恢复原长与分析相符，故C正确；
D. 条件不足，无法确定与分析不符，故D错误。
18．B
【解析】
AB、这一过程运动员做匀加速下降，由可得，所以运动员受重力、空气阻力作用，故A错误；
B、这一过程加速度方向竖直向下，运动员体验到失重现象，故B正确；
CD、由可知打开降落伞前的速度约为，故C、D错误；
故选B．
19．A
【详解】
AB．电梯内水平放置的体重计上站着一个人，当电梯向上加速运动时，人处于超重状态，体重计的示数会增大，故A正确，B错误；
CD．电梯向上做加速运动，人受到的支持力大于重力，人的重力并没有变化，故CD错误。
故选A。
20．C
【详解】
电压表示数增大说明人对地板的压力变大，对人受力分析知地板对人的支持力大于人所受重力，即人的加速度一定向上，所以电梯可能向上加速，也可能向下减速，故C正确，ABD错误。
21．D
【详解】
A．小明从a处转动到c处的过程中，竖直方向的速度先增大后减小，则竖直方向先是向上做加速运动后来向上做减速运动，则小明先处于超重状态后处于失重状态，故A错误；
B．小明做匀速圆周运动，在a、c处受到的合力大小相等，方向不相同，故B错误；
CD．在a处，受力分析可得
在c处，受力分析可得
联立，可得
故C错误，D正确。
故选D。
22．D
【详解】
超重是物体对接触面的压力大于物体的真实重力，物体的重力并没有增加，A错误；失重是物体对接触面的压力小于物体的真实重力，物体的重力并没有减小，B错误；完全失重是说物体对接触面的压力为零的时候，由重力产生加速度，故物体的加速度等于重力加速度，此时物体的重力也不变，C错误，D正确．故选D．
【点睛】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．
23．B
【详解】
A．1s时传感器记录的压力为200N，根据牛顿第三定律可知，人所受支持力为200N，由牛顿第二定律
可知，人此时的加速度方向向下，向下做加速运动，则人处于下蹲的过程中，所以A错误；
B．2s时传感器记录的压力为650N，根据牛顿第三定律可知，人所受支持力为650N等于人的重力，则人处于静止状态，所以B正确；
C．2s末至4s末人所受合外力对人的冲量为零，重力的冲量为
所以C错误；
D．2s末至4s末人处于起立过程，重心上升，所以重力对人做的功为负功不为0，则D错误；
故选B。
24．见解析
【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。
25．(1) ；(2)1.6mg ；(3)
【详解】
(1)设开始时弹簧的压缩量为x，则
kx=mg
设B物块刚好要离开地面，弹簧的伸长量为x′，则
kx′=mg
因此
由几何关系得
求得
得
(2)由B刚好要离开地面，所以绳的拉力
T=2mg
再对C受力分析得
2mgcos37°=Mg
解得
M=1.6m
(3)弹簧的劲度系数为k，开始时弹簧的压缩量为
当B刚好要离开地面时，弹簧的伸长量

因此A上升的距离为

C下滑的距离
根据机械能守恒
求得
26．（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，
27．（1）；（2）；（3）；（4）0
【详解】
(1)以物体为研究对象，在运动过程中仅受到两个力作用；竖直向下的重力、竖直向上的弹力，如图所示
匀速上升或下降时，物体的加速度为零，若以向上为正方向，则由牛顿第二定律
得
所以此时弹簧称的示数等于物体的重力，即。
(2)以
匀加速上升，若以向上为正方向，则由牛顿第二定律
得
此时弹簧称的示数比物体的重力大，为（超重现象）。
(3)以
匀加速下降，若取向下为正方向，则由牛顿第二定律
得
此时弹簧称示数比物体的重力小，即为（失重现象）。
(4)以重力加速度匀加速下降，若取向下为正，则由牛顿第二定律
而
得
此时弹簧秤示数为零（完全失重）。
28．= ＞
【详解】
[1][2]因为绳子的质量不计，所以绳子可以看做处于平衡状态，绳子受到甲队对绳子的拉力和乙队对绳子的拉力，所以F甲=F乙，甲队在拉力的方向上发生了位移，所以F甲> f甲，而乙队对绳子的拉力等于绳子对乙的拉力，乙队在绳子对其的拉力的方向上发生了位移，所以F乙> f乙，故f甲>f乙
答案第1页，共2页
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