5.5超重与失重同步练习 （word版含答案）

鲁科版 （2019）必修一 5.5 超重与失重 同步练习
一、单选题
1．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
2．如图所示，在倾斜的直杆上套一个质量为m的圆环，圆环通过轻绳拉着一个质量为M的物体，在圆环沿滑杆向下滑动的过程中，悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向。则该过程中（　　）
A．悬绳对物体的拉力与物体的重力是一对平衡力
B．物体做加速运动
C．物体处于超重状态
D．环只受两个力作用
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（仅考虑乘客与水平面之间的作用），则乘客（　　）
A．乘客所受重力减小
B．处于超重状态
C．受到向后（水平向左）的摩擦力作用
D．不受摩擦力的作用
4．一运动员由静止开始跳伞，经历了（打开伞前）加速下降和（打开伞后）减速下降两个过程，最后以一个较小的安全速度着地，空气阻力不可忽略，下列说法中正确的是（　　）
A．加速下降过程中，运动员处于完全失重状态
B．减速下降过程中，运动员处于失重状态
C．加速下降过程中，重力大于阻力
D．加速下降过程的平均速度一定等于减速下降过程的平均速度
5．图为一种新型弹跳鞋。当人穿着鞋从高处跳下压缩弹簧后，人就会向上弹起，进而带动弹跳鞋跳跃。假设弹跳鞋对人的作用力类似于弹簧弹力且人始终在竖直方向上运动，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．人向上弹起的过程中，始终处于超重状态
B．人向上弹起的过程中，鞋对人的作用力与人对鞋的作用力是一对相互作用力
C．弹簧压缩到最低点时，鞋对人的作用力与人所受的重力是一对平衡力
D．从最高点下落至最低点的过程，人先做匀加速运动后做匀减速运动
6．如图为某同学制作的“竖直加速度测量仪”，可以用来测量竖直方向的加速度。左侧为刻度均匀的标尺，右侧用一轻弹簧悬挂一重物G，当测量仪静止时指针位置的刻度标记为O，测量仪在竖直方向加速度不同时，对应指针指向不同的位置，一在标尺上标记加速度的数值。当指针指向位置C时，以下判断正确的是（　　）
A．测量仪的速度方向向下 B．测量仪的速度方向向上
C．测量仪的加速度方向向下 D．测量仪的加速度方向向上
7．2021年7月27日，在东京奥运会跳水女子双人十米跳台决赛中，中国选手夺得冠军。运动员准备起跳时的情景如图所示。下列过程中，运动员处于超重状态的是（　　）
A．运动员起跳重心加速上升的过程
B．运动员离开跳台上升的过程
C．运动员从最高点下落到水面的过程
D．运动员加速入水的过程
8．将一个小球以某一初速度竖直上抛，空气阻力与速度大小成正比，且始终小于小球的重力。从抛出到落回抛出点的全过程中，下列判断正确的是（　　）
A．上升经历的时间一定大于下降经历的时间
B．上升到最高点时，小球的速度为零，加速度也为零
C．小球的加速度方向不变，大小一直在减小
D．小球上升过程处于超重状态，下降过程处于失重状态
9．一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则（　　）
A．时人处于失重状态 B．时人处于超重状态
C．时人处于失重状态 D．时人处于超重状态
10．如图所示，倾角为α=37°且表面光滑的斜面体固定在匀速下降的升降机上，质量相等的A、B两小球用一轻质细绳连接着，A的上端用一轻质弹簧拴接在斜面上端的固定装置上、当升降机运动到某一位置突然处于完全失重状态时，则此刻AB两物体的瞬时加速度为别为（　　）
A．g， g B．g， g C．g， g D．g， g
11．某同学把一体重计放在电梯的地板上，并将一重物放在体重计上。在电梯向上运动的过程中，观察体重计示数的变化情况，并记录了几个不同时刻体重计的示数如下表所示。已知时刻电梯静止，g取则（　　）
时刻
体重计示数/kg 50.0 60.0 50.0 40.0
A．时刻，物体的重力增加了100N
B．时刻，电梯一定处于静止状态
C．时刻，电梯的加速度大小为
D．和时刻电梯运动的加速度大小相等，方向相反
12．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．整个上升过程中的平均速度小于0.5m/s
13．关于超重和失重，下列说法中正确的是（　　）
A．做自由落体运动的物体处于超重状态
B．做减速下降运动的物体处于超重状态
C．正在向上加速启动的电梯处于失重状态
D．物体处在超重状态，代表其重力变大
14．站在升降机里的人，在下列那一种情况下，会出现失重现象（　　）
A．升降机匀速上升 B．升降机匀速下降 C．升降机加速上升 D．升降机加速下降
15．下列关于超重和失重的说法中，正确的是（　　）
A．跳水运动员从空中下落的过程中处于失重状态
B．跳水运动员从空中入水的过程中处于超重状态
C．蹦床运动员在空中上升的过程中处于超重状态
D．单杠运动员引体向上拉起的整个过程都处于超重状态
二、填空题
16．某同学乘电梯上楼，在电梯加速上升过程中，该同学处于____________状态，（填“超重”或“失重”），他受到的支持力_______重力（填“大于”或“小于”）．
17．一质量为m的小球， 用细线悬挂在电梯的天花板上， 当电梯以g（g为重力加速度）的加速度竖直下降时， 则物体处于________状态（填“超重”或“失重”）。细线对物体的拉力为____________。
18．重600N的小华站在保持静止的电梯中，电梯对小华的支持力___________600N，当电梯开始向下加速启动时，小华对电梯产生的压力___________600N。（两空均选填“大于”“等于”或“小于”）
19．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
20．2017年12月17日上午10时34分，由机长吴鑫、试飞员徐远征驾驶的C919第二架客机，从浦东国际机场第四跑道起飞。飞机完成预定试飞科目后于12时34分安全返航着陆。对起飞BC段和降落DE段过程进行观察，模型示意图如图所示，记录数据如下表，如将起飞后BC段和降落前DE段均简化成匀变速直线运动。（取g＝10m/s2）
（1）求C919匀加速运动过程中加速度大小a1及位移大小x1；
（2）求C919匀减速运动过程中所受合力大小与重力的比值；
（3）试比较上述两个过程中飞机对飞行员的力与飞行员自身重力的大小关系。（只写出结果即可，不需论述理由）
运动过程 运动时间 运动状态
起飞BC段 10时34分～10时54分 初速度v0＝170节≈88m/s 末速度v＝253节≈130m/s
降落DE段 12时9分～12时34分 着陆时的速度vt＝140节≈72m/s
21．一质量为m＝2kg的滑块能在倾角为θ＝30°的足够长的斜面上以a＝2.5m/s2的加速度匀加速下滑．若用平行于斜面向上的恒力F作用于滑块，使之由静止开始在t＝2s内沿斜面向上做匀加速运动，其位移x＝5m．g取10m/s2.求：
(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；
(2)恒力F的大小．
22．某人在地面上最多能举起质量是60kg的重物：
（1）如果在加速下降的电梯里举起了质量是100kg的物体，则此电梯的加速度至少是多大？
（2）若电梯以5m/s2的加速度上升时，人最多能举起多少质量的物体？
23．一个质量为m物体放在台式弹簧秤上，受到的支持力为FN，对台秤的压力为FN′：
(1)画出物体的受力分析示意图；
(2)试证明物体静止时对弹簧秤的压力大小等于物体所受的重力大小；（证明时，请在图上标出所涉及的力）
(3)若把物体和台秤放在加速上升的电梯里，请说明台秤的示数是否等于重力，如果不等，比重力大还是小。
24．如图所示，质量M= 4kg的小车放在光滑的水平面上，在小车右端加一水平恒力F=6N，当小车向右运动的速度达到2m/s时，在小车前端轻轻放上一个大小不计、质量m= 1kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2，物块始终没有离开小车，g取10m/s2．求：
（1）小物块没放在小车上，小车速度达到2m/s所需要的时间；
（2）小物块在小车上滑动的时间；
（3）要使物块始终没有离开小车，小车至少多长？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．A
【解析】
【详解】
ABC．假设小环和物体一起沿斜面向下做加速运动，加速度应沿斜面向下，但物体M仅受到重力和轻绳的拉力，不可能有沿斜面方向的合力，即不可能产生沿斜面方向的加速度，所以物体和圆环做的一定是匀速直线运动，对M分析，由平衡条件可知，悬绳对物体的拉力与物体的重力平衡，故A正确，BC错误；
D．对圆环分析，由平衡条件可知受到重力、细线拉力、直杆的支持力、直杆的摩擦力，故D错误。
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
A．乘客所受重力不变，故A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；
CD．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C正确，D错误。
故选C。
4．C
【解析】
【详解】
A．由于空气阻力不可忽略，运动员加速下降阶段不是处于完全失重状态，故A错误；
B．减速下降过程中，加速度方向向上，运动员处于超重状态，故B错误；
C．加速下降过程中，加速度方向向下，合外力向下，因此重力大于阻力，故C正确；
D．假设加速阶段和减速阶段均是匀变速运动，平均速度等于初末速度矢量和的一半，由于加速阶段的初速度为零，减速阶段的末速度不为零，因此两个阶段的平均速度不相等，故D错误。
故选C。
5．B
【解析】
【详解】
A．人向上弹起的过程中，先超重后失重，A错误；
B．人向上弹起的过程中，鞋对人的作用力与人对鞋的作用力是一对相互作用力，B正确；
C．弹簧压缩到最低点时，鞋对人的作用力大于人所受的重力，不是一对平衡力，C错误；
D．从最高点下落至最低点的过程，先是自由落体运动，刚开始压缩弹簧时人受到的重力大于弹力向下做变加速运动，当弹力大于重力时向下做减速运动，D错误。
故选B。
6．C
【解析】
【详解】
当指针指向位置C时，弹簧秤的拉力小于静止时的拉力，即小球失重，加速度向下，测量仪可能加速向下运动，或者减速向上运动。
故选C。
7．A
【解析】
【详解】
A．运动员起跳重心加速上升的过程，加速度竖直向上。运动员处于超重状态。故A正确；
B．运动员离开跳台上升的过程，加速度为重力加速度，竖直向下。运动员处于失重状态。故B错误；
C．运动员从最高点下落到水面的过程，加速度竖直向下。运动员处于失重状态。故C错误；
D．运动员加速入水的过程，加速度竖直向下。运动员处于失重状态。故D错误。
故选A。
8．C
【解析】
【详解】
A．上升的过程中阻力向下，由牛顿第二定律
下降的过程中阻力向上，同理
可知上升过程的平均加速度大于下降过程中的平均加速度，由将向上的过程看作逆过程为向下的匀加速直线运动，根据可知，上升经历的时间一定小于下降经历的时间，故A错误；
B．最高点处速度为零，小球仍然受到重力的作用，加速度为g，故B错误；
CD．无论上升还是下降，合力始终向下，加速度方向不变，始终向下，所以始终处于失重状态，上升过程，v减小因此a减小；下降过程，v增大因此a减小，即小球的加速度一直减小，故C正确， D错误。
故选C。
9．B
【解析】
【详解】
AB．从图中可知0~4s内加速度竖直向上，设人受电梯支持力为N，根据牛顿第二定律
说明人1s和3s时都处于超重状态，故A错误，B正确；
C．5s时加速度为零，说明人受力平衡，，既不是超重也不是失重，故C错误；
D．7~10s内加速度竖直向下，此时
说明9s时人处于失重状态，故D错误。
故选B。
10．A
【解析】
【详解】
由于整个装置突然处于完全失重状态，此时A、B两物体与斜面体之间的弹力会突然消失，但是弹簧的弹力不能突变，则沿斜面向上方向由弹簧的弹力将使AB两物体产生沿斜面向上的加速度，大小为
除此之外两物体的重力产生竖直向下的加速度大小为
a2=g
则AB两物体的加速度大小均为
故选A。
11．D
【解析】
【详解】
A．依题意，时刻电梯静止，由表中数据可知物体质量为50kg，所受重力为
时刻，体重计示数增加，物体处于超重状态，对体重计的压力增大，但物体的重力并未增加，故A错误；
B．时刻，体重计示数等于时刻电梯静止时的示数，所以结合题意可知电梯应该处于匀速直线运动状态，故B错误；
CD．时刻，体重计示数为40kg，根据牛顿第二定律可得：电梯的加速度为
负号表示方向竖直向下；同理可求得时刻电梯的加速度为
方向竖直向上，所以和时刻电梯运动的加速度大小相等，方向相反，故C错误，D正确。
故选D。
12．B
【解析】
【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，故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，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，故D错误。
故选B。
13．B
【解析】
【详解】
A．做自由落体运动的物体加速度为重力加速度，物体处于完全失重状态，故A错误；
B．做减速下降运动的物体，加速度竖直向上，物体处于超重状态，故B正确；
C．正在向上加速启动的电梯，加速度竖直向上，处于超重状态，故C错误；
D．无论物体处在超重还是失重状态，物体重力均不变，故D错误。
故选B。
14．D
【解析】
【详解】
只要物体的加速度向下，则物体处于失重状态；则物体可能的运动状态只有减速上升和加速下降；故D正确。
故选D。
15．A
【解析】
【详解】
A．跳水运动员从空中下落的过程中，加速度向下，处于失重状态，选项A正确；
B．跳水运动员从空中入水的过程中，先加速向下，后减速向下，加速度先向下后向上，则先失重后超重，选项B错误；
C．蹦床运动员在空中上升的过程中，加速度向下，处于失重状态，选项C错误；
D．单杠运动员引体向上拉起的整个过程，先加速向上后减速向上，即加速度先向上后向下，先超重后失重，选项D错误。
故选A。
16． 超重 大于
【解析】
【详解】
(1)[1]加速度向上，支持力大于重力，处于超重状态
[2]由于加速度向上，所以支持力大于重力
17． 失重
【解析】
【详解】
设绳的拉力为F，由牛顿第二定律得
解得
F小于物体的重力，是失重状态。
18． 等于 小于
【解析】
【详解】
[1]重600N的小华站在保持静止的电梯中，电梯对小华的支持力与小华的重力平衡，等于600N。
[2]当电梯开始向下加速启动时，小华处于失重状态，所以对电梯产生的压力小于600N。
19． 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
20．（1）0.035m/s2；130800m；（2）0.0039；（3）见解析
【解析】
【详解】
（1）根据运动学公式，可得C919在匀加速运动过程中加速度大小为
根据公式，可得位移大小为
（2）根据运动学公式，可得C919在匀减速运动过程加速度为
则C919匀减速运动过程中所受合力大小与重力的比值
（3）上升过程中，对飞行员的力大于重力；下降过程中，对飞行员的力大于重力。
21．(1) (2)20N
【解析】
【详解】
(1)对滑块受力分析，根据牛顿第二定律，有：
mgsin 30°－μmgcos 30°＝ma
解得：
(2)滑块沿斜面做匀加速直线运动时，加速度向上．
根据题意，由运动学公式，有
x＝a1t2，
可得a1＝2.5m/s2
当加速度沿斜面向上时，有：
F－mgsin 30°－Ff＝ma1
Ff＝μmgcos 30°
联立解得：F＝20N
22．（1）4m/s2；（2）40kg
【解析】
【详解】
（1）根据牛顿第二定律可知
解得
（2）根据牛顿第二定律可知
解得
23．(1)见解析；(2)证明过程见解析；(3)不等，大于
【解析】
【详解】
(1)物体受重力和支持力
(2)证明：因为物体处于平衡状态
根据牛顿第三定律，物体对台秤的压力
所以
(3)加速上升的电梯处于超重状态，此时物体对台秤的压力不等于物体所受重力，因此台秤的示数不等于重力。由于超重状态时物体对支持物的压力大于物体所受重力，即显示重量大于实际重量，所以台秤的示数比重力大。
【点睛】
平衡状态下合外力为0、通过牛顿第三定律进行相互作用力的转换、加速上升的电梯处于超重状态。
24．(1)s；(2)2s； (3)2m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)以小车为研究对象，小物块没放在小车上时，根据牛顿第二定律有：
F=Ma1
v0=a1t1
联立可得，小车运动的时间为：
t1=s．
(2)对小物块，根据牛顿第二定律得：
μmg=ma2
代入数据解得：
a2＝μg＝2m/s2
v1=a2t2
对小车，根据牛顿第二定律得：
F-μmg=Ma3
代入数据解得：
a3＝1m/s2
v2=v0+a3t2，
小物块与小车之间不发生相对滑动有：
v1=v2，
联立，代入数据解得

v1=v2=4m/s
即小物块在小车上滑动的时间为2s．
(3)小车运动的位移为：
代入数据解得：
s1=6m
小物块的位移为：
代入数据解得：
s2=4m
则小物块在车上滑动的距离为：
L=s1-s2=6-4m=2m
即小车最小长度为2m．
答案第1页，共2页
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