人教版必修第一册4.6超重和失重练习（word版含答案）

人教版必修第一册 4.6 超重和失重
一、单选题
1．如图所示是一质量为50kg的乘客乘电梯上楼过程的速度—时间图像，重力加速度g取，下列说法不正确的是（　　）
A．乘客在0~2s上升过程处于超重状态
B．0~2s和8~10s两个过程中电梯的加速度相同
C．t=9s时刻，乘客对电梯底板的压力大小为400N
D．电梯上升过程的总位移大小为32m
2．某兴趣小组为研究超重与失重现象，在电梯中放置一台体重计，一个质量为53kg的学生站在体重计上，在电梯运动过程中，体重计示数如图所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．该学生处于超重状态
B．该学生处于失重状态
C．电梯一定向下运动
D．电梯可能做匀速直线运动
3．2021年5月15日，“天问一号”火星探测器平稳着陆火星；5月22日10：40，“祝融号”火星车安全驶离着陆平台到达火星表面，开始巡视探测，至7月17日，“祝融号”累计行驶突破。下列叙述正确的是（ ）
A．“5月22日10：40”指的是时间 B．“”指的是火星车的位移大小
C．“祝融号”从地球到火星过程中惯性保持不变 D．“天问一号”着陆火星的减速阶段处于失重状态
4．如图甲所示，质量为m=60kg的同学，双手抓住单杠做引体向上。他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10m/s2，由图像可知（　　）
A．t=0.5s时，他的加速度约为3 m/s2
B．t=0.4s时，他正处于超重状态
C．t=1.1s时，他受到单杠的作用力的大小约为618 N
D．t=1.5s时，他正处于超重状态
5．如图所示，质量为m的小球A用弹簧测力计和细线悬挂，悬点分别为B点和C点，BA和CA与水平方向的夹角均为θ=53°，不计弹簧测力计及细线的重力，重力加速度为g，球对弹簧测力计的拉力在弹簧测力计的测量范围内，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则（　　）
A．弹簧测力计的示数为F=mg
B．剪断细线的一瞬间，弹簧测力计的示数变大
C．剪断细线的一瞬间，小球A处于超重状态
D．剪断细线的一瞬间，小球A的加速度大小为g
6．下列关于失重的说法中，正确的是（　　）
A．失重现象中地球对物体的实际作用力没有变化 B．失重就是物体所受重力变小
C．物体加速上升时处于失重状态 D．物体自由下落时不会产生失重现象
7．某同学站在升降机内，用手机测量升降机竖直方向运动的加速度，加速度随时间变化图像如图所示，规定竖直向上为正方向。则（　　）
A．该同学0～时间处于失重状态，时间处于超重状态
B．该同学0～和时间内，均处于超重状态
C．升降机一定先向上加速运动，再向上匀速运动，最后向上减速运动
D．升降机可能先减速下降，速度减小到0，停止一段时间后又加速下降
8．如图，用一细绳将条形磁铁A竖直挂起来，A的下端吸起一小铁块B。A、B质量相等并处于静止状态。现将细绳烧断，不计空气阻力，在A、B同时下落的过程中（　　）
A．小铁块B的加速度为零 B．磁铁A的加速度为2g
C．A、B之间弹力为零 D．A、B整体处于完全失重状态
9．升降机运送货物时，通过传感器获得的运动图像如图所示，设向上为正方向，由此可知（　　）
A．重物先上升后下降 B．重物运动的轨迹不是直线
C．重物先超重后失重 D．重物先失重后超重
10．图示为河北某游乐园中的一个游乐项目“大摆锤”，该项目会让游客体会到超重与失重带来的刺激。以下关于该项目的说法正确的是（　　）
A．当摆锤由最高点向最低点摆动时，游客会体会到失重
B．当摆锤由最高点向最低点摆动时，游客会体会到超重
C．当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到明显的超重
D．当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到完全失重
11．图示为水平面上一质量m=10kg的货物在吊车作用下竖直向上运动过程的v -t图像，以下判断正确的是（　　）
A．前3s内货物处于失重状态
B．货物能上升的最大高度为27m
C．第7s末货物回到了出发点
D．前3s内货物的平均速度大于最后2s内的平均速度
12．小明同学家住某小区电梯高楼16层，上、下楼都要乘坐电梯。某次小明放学回家乘坐电梯上楼，电梯先竖直向上做匀加速运动，达到一定速度后做匀速运动，最后做匀减速直线运动直到16层，则小明在这次乘坐电梯中依次经历的状态是（　　）
A．失重 平衡 超重 B．平衡 失重 超重
C．超重 平衡 失重 D．超重 失重 平衡
13．2021年12月9日15点40分，“天宫课堂”第一课正式开启。航天员翟志刚、王亚平、叶光富变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲，并面向全球直播。关于空间站中的航天员，下列说法正确的是（　　）
A．空间站中的航天员不具有惯性
B．航天员在空间站时具有的惯性比在地面上时小
C．空间站发射时航天员处于失重状态
D．空间站发射时航天员处于超重状态
14．研究“蹦极”运动时，在运动员身上系好弹性绳并安装传感器，可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据，得到如图所示的“速度－位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略，根据图像信息，下列说法正确的有（　　）
A．弹性绳原长为15m
B．当运动员下降10m时，处于超重状态
C．当运动员下降15m时，绳的弹性势能最大
D．当运动员下降20m时，其加速度方向竖直向上
15．如图所示是游客体验“风洞”的情境。图中风洞喷出竖直向上的气流将游客向上加速“托起”，此过程中（　　）
A．游客处于失重状态
B．气流对游客的作用力大于游客受到的重力
C．游客受到的重力与气流对游客的作用力是一对平衡力
D．游客受到的重力和游客对气流的作用力是一对作用力与反作用力
二、填空题
16．当物体__________或__________时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于所受重力的现象叫做超重；当物体__________或__________时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于所受重力的现象叫做失重；物体对支持物的压力，或对悬挂物的拉力为__________的情况叫做完全失重.
17．超重和失重
（1）视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的___________。
（2）失重
a.定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）___________物体所受重力的现象。
b.产生条件：物体具有___________ （选填“竖直向上”或“竖直向下”）的加速度。
（3）超重
a.定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）___________物体所受重力的现象。
b.产生条件：物体具有___________ （选填“竖直向上”或“竖直向下”）的加速度。
（4）完全失重
a.定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）___________的状态。
b.产生条件：a=g，方向___________
18．跳伞运动员总质量为80kg，张开降落伞在空中下落时，所受的空气阻力与速度平方成正比，即f = kv2 (k近似取1kg/m)，假设跳伞运动员不张开降落伞自由下落时受到的空气阻力忽略不计。则跳伞运动员从飞机跳下的开始阶段一定处于_________状态（填“超重”或“失重”）；当跳伞运动员无初速度跳下飞机后，自由下降约_______m时张开降落伞恰好能匀速下降（跳伞时离地面足够高）。
三、解答题
19．有登山爱好者攀登泰山时，被泰山雄伟磅礴的气势所震撼，同时他进行了一个大胆的设想：在泰山半山腰最艰险之处安装观光电梯。考虑到人们的身体感受，要求电梯的最大速度是10m/s，从底部到顶部只需40s，电梯运行过程中会经历匀加速、匀速、匀减速三个过程，其中匀加速过程中加速度为0.8m/s ，已知重力加速度取10m/s ，结果均保留一位小数。
（1）电梯内放一台秤，静止时，该登山者站在台秤上的示数为60.0kg，如果电梯加速，那么台秤的示数是多少？
（2）若加速、减速的加速度大小相等，求在电梯减速阶段该登山者对电梯的压力，以及电梯总共上升的高度。
20．将粉笔头A轻放在以4m/s的恒定速度运动的足够长水平传送带上后，传送带上留下一条长度为4m的划线．若使该传送带改做加速度大小为3m/s2的匀减速运动直至速度为零，并且在传送带开始做匀减速运动的同时，将另一粉笔头B轻放在传送带上，求：
(1)粉笔头B最终所在位置离划线起点的距离？
(2)粉笔在传送带上划线的长度？
21．如图所示，一块用绳子悬挂起来的平板上放着一个重铁块，铁块下面压着一张纸条。由于纸条能承受的力很小，稍一用力，纸条便会断掉，所以很难将纸条从铁块下面抽出。但剪断绳子，在木板下落之时，可以毫不费力地将纸条从铁块下面抽出来，试阐述其中的道理。
22．如图甲所示为潍坊市政府广场两座百米多高的观光塔。游客乘坐观光电梯就可以从1层到达观光平台。若质量的人站在电梯平台上在时由静止开始上升，运动的图像如图乙所示，。求该过程中：
(1)电梯运行的最大速度；
(2)人对电梯的最小压力。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．由图可知，0~2s乘客在加速上升，有竖直向上的加速度，处于超重状态，故A正确，不符合题意；
B．0~2s和8~10s两个过程中电梯的加速度大小相同，方向相反，故B错误，符合题意；
C．t=9s时，电梯的加速度为
根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知，乘客对电梯底板的压力大小为400N，故C正确，不符合题意；
D．v-t图像中图线与t轴所围图形的面积为位移，则电梯上升过程的总位移大小为
故D正确，不符合题意。
故选B。
2．A
【解析】
【详解】
AB．由题图的体重计示数大于该学生的体重，可知处于超重状态，A正确，B错误；
C．当该学生处于超重状态时，电梯是处于加速向上运动，或减速向下运动， C错误；
D．当该学生处于超重状态时，电梯不可能做匀速直线运动，D错误。
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
A．5月22日10：40指的是时刻，不是时间间隔，A错误；
B．指的是路程，不是位移大小，B错误；
C．惯性只与质量有关，质量不变，惯性不变，C正确；
D．加速下降，加速度向上，探测器处于超重状态，D错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
A．根据速度-时间图像斜率表示加速度可知，t=0.5 s时，由
知他的加速度约为0.3 m/s2，故A错误；
B．t=0.4 s时他向上加速运动，加速度方向向上，他处于超重状态，故B正确；
C．t=1.1 s时他的速度达到最大值，v-t图线斜率为零，表示加速度为0，他受到的单杠的作用力刚好等于重力600 N，故C错误；
D．t=1.5 s时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，故D错误。
故选B。
5．D
【解析】
【详解】
A．根据力的平衡
解得
A错误；
B．剪断细线的一瞬间，弹簧测力计的示数不变，B错误；
C．剪断细线的一瞬间，小球A有向下的分加速度，处于失重状态，C错误；
D．由可知，剪断细线的一瞬间，小球的加速度大小为，D正确。
故选D。
6．A
【解析】
【详解】
A．失重现象中地球对物体的实际作用力没有变化，只是对支持物的压力变了，A正确；
B．当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并没有变，只是对支持物的压力变了，B错误；
C．物体加速上升时加速度的方向向上，处于超重状态，C错误；
D．物体自由下落时加速度的方向向下，产生失重现象，D错误。
故选A。
7．D
【解析】
【详解】
AB．该同学0～时间内加速度向上，处于超重状态；时间加速度向下，处于失重状态，选项AB错误；
C．升降机0～时间内加速度向上，可能向上加速运动，也可能向下减速；时间做匀速运动或静止；时间内加速度向下，则可能向下加速，或者向上减速运动，选项C错误；
D．由选项C的分析可知，升降机可能先减速下降，速度减小到0，停止一段时间后又加速下降，选项D正确。
故选D。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．细绳烧断后，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到
加速度大小为
方向竖直向下，故A、B错误。
C．由于条形磁铁A对B有向上的吸引力，则A对B一定有向下有弹力，大小等于磁铁的引力，故C错误。
D．细绳烧断后，A、B同时下落，不计空气阻力，重力加速度为g，属于完全失重状态，故D正确。
故选D。
9．C
【解析】
【详解】
依题意，根据图像可知重物先向上做匀加速直线运动，后向上做匀减速直线运动，加速度方向先向上后向下，所以重物先超重后失重。
故选C。
10．C
【解析】
【详解】
当摆锤由最高点向最低点摆动时，先具有向下的加速度分量，后有向上的加速度分量，即游客先体会到失重后体会到超重。当摆锤摆动到最低点时，具有方向向上的最大加速度，此时游客体会到明显的超重。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
A．前3s内加速度向上，货物处于超重状态，A错误；
B．货物能上升的最大高度为
B正确；
C．货物一直上升，第7s末货物上升到最高点，C错误；
D．前3s内货物的平均速度等于最后2s内的平均速度，都等于3m/s，D错误。
故选B。
12．C
【解析】
【详解】
因为电梯竖直向上做匀加速运动时，具有向上的加速度，处于超重状态。达到一定速度后做匀速运动时，处于平衡状态。最后做匀减速直线运动时，具有向下的加速度，处于失重状态。
故选C。
13．D
【解析】
【详解】
AB．惯性是物体的固有属性，只与物体本身质量有关，与状态、位置均无关，故AB错误；
CD．空间站发射时具有向上的加速度，所以空间站发射时航天员处于超重状态，故C错误，D正确。
故选D。
14．D
【解析】
【详解】
A．15m时速度最大，此时加速度为零，所受合外力为零，弹力等于重力，弹性绳处于伸长状态，所以原长小于15m，故A错误；
B．当运动员下降10m时，速度向下并且逐渐增大，加速度竖直向下，处于失重状态，故B错误；
C．当运动员下降15m时，速度最大，运动员继续向下运动，弹性绳继续伸长，弹性势能继续增大，故C错误；
D．当运动员下降20m时，运动员向下减速运动，其加速度方向竖直向上，故D正确。
故选D。
15．B
【解析】
【详解】
A．游客向上加速，具有向上的加速度，则游客处于超重状态，故A错误；
BC．对游客受力分析，设气流对游客的作用力为，根据牛顿第二定律
则
故C错误B正确；
D．气流对游客的作用力和游客对气流的作用力是一对作用力与反作用力，故D错误。
故选B。
16． 加速上升 减速下降 加速下降 减速上升 零
【解析】
【详解】
[1]当物体加速上升或减速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于所受重力的现象叫做超重；
[2]当物体加速下降或减速上升时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于所受重力的现象叫做失重；
[3]物体对支持物的压力，或对悬挂物的拉力为0的情况叫做完全失重。
17． 压力 小于 竖直向下 大于 竖直向上 为零 竖直向下
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1] 体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。
(2)[2] 失重是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于重力的现象。
[3]根据牛顿第二定律，拉力与重力的合力向下，所以失重的物体具有竖直向下的加速度。
(3)[4] 超重是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于重力的现象。
[5] 根据牛顿第二定律，拉力与重力的合力向上，所以超重的物体具有竖直向上的加速度。
(4)[6] 完全失重是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零的状态。
[7]完全失重的物体仅受重力，故加速度竖直向下。
18． 失重 40
【解析】
【详解】
[1]跳伞运动员从飞机跳下的开始阶段做自由落体运动，加速度向下，则一定处于失重状态；
[2]当匀速运动时：
mg=kv2
解得
根据v2=2gh解得
19．（1）64.8kg；（2）552.0N，275.0m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）电梯向上匀加速，合外力向上，设登山员受到向上的支持力为，根据牛顿第二定律
有
故示数为64.8kg
（2）电梯向下减速，合外力向下，设登山员受到向上的支持力为，
根据牛顿第二定律有
根据牛顿第三定律得该登山者对电梯的压力为552.0N。
电梯匀加速的时间为t1
匀加速和匀减速阶段的加速度大小相等，初末速度也相等，故时间也相等，所以匀速阶段的时间t
总高度H
20．(1)1.39m(2)1.6m
【解析】
【分析】
根据位移公式和牛顿第二定律求出粉笔头与传送带之间的动摩擦因数，第二次粉笔头放在传送带后先做匀加速运动，速度与传送带相同后根据传送带的加速度与两者静止时粉笔头最大加速度比较，判断粉笔头的运动情况，根据位移公式和位移关系求解即可
【详解】
（1）设粉笔头与传送带之间的动摩擦因数为μ.第一个粉笔头打滑时间t,则传送带比粉笔头位移大，由运动学可得:
计算得出：
则粉笔头的加速度为：
根据：
计算得出：μ=0.2
第二个粉笔头先加速到与传送带速度相同,设二者达到的相同速度为v',传送带减速度的加速度为a0，由运动学得：
计算得出：
此过程传送带比粉笔头多走：
因为,故二者不能共同减速，粉笔头以μg的加速度减速到静止，传送带的加速度大，先停下来.
粉笔头减速到零的过程粉笔头比传送带多走：
.
可见粉笔头相对于传送带先后滑1.6m，后又向前滑0.21m，粉笔头B最终所在位置离划线起点的距离：
.
（2）由（1）的计算可知最终划线的长度：
.
答：(1)粉笔头B最终所在位置离划线起点的距离为1.39m
(2)粉笔在传送带上划线的长度为1.6m.
【点睛】
此题重点在于理解划线的长度等于传送带与粉笔头的相对位移大小
21．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
因为平板静止时，铁块对纸条的压力为
要拉出纸条，拉力
由于很大，所以需用很大的拉力。而纸条非常脆弱，因此很难将纸条拉出。当剪断悬绳时，铁块自由下落，处于完全失重状态，对纸条的压力为零，这时自然就可以毫不费力地抽出纸条。
22．(1)2.5m/s；(2)570N
【解析】
【详解】
(1)由a-t图像可知，电梯先做匀加速运动，再做匀速运动，然后做匀减速运动；当在5s末速度最大，最大速度
(2)电梯减速上升时，人对电梯压力最小，则
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页