5.5超重与失重 同步练习（Word版含解析）

鲁科版 （2019）必修一 5.5 超重与失重 同步练习
一、单选题
1．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
2．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
3．如图所示，质量为的滑块沿质量为的斜面下滑，接触面光滑，斜面静止在水平面上，已知重力加速度为g，则在滑块下滑的过程中（　　）
A．滑块重力将减小
B．滑块处于超重状态
C．水平面对斜面没有摩擦力
D．水平面对斜面的支持力小于
4．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
5．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
6．如图所示，某兴趣小组的同学为了研究竖直运动的电梯中物体的受力情况，在电梯地板上放置了一个压力传感器，将质量为4kg的物体放在传感器上。在电梯运动的某段过程中，传感器的示数为44N。重力加速度g取10m/s2对此过程的分析正确的是（ ）
A．物体受到的重力增加了4N B．电梯的加速度方向一定向上
C．电梯的加速度大小为4m/s2 D．电梯一定是在上升
7．下列说法中正确的是（　　）
A．东京奥运会女子双人跳台决赛中，陈芋汐、张家齐在空中加速下落时，处于超重状态
B．陈芋汐/张家齐在空中加速下落时，不受重力作用
C．游乐场中的升降机加速上升时，升降机中的乘客处于超重状态
D．游乐场中的升降机加速上升时，升降机中的乘客处于失重状态
8．2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火升空，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，并预计在轨运行6个月。12月9日下午3点40分，三位航天员进行了中国空间站首次太空授课，并展示了在完全失重的环境下出现的奇妙现象（如图所示）：水滴在表面张力作用下收缩成一个完美水球；浸在水中的乒乓球因浮力消失而不会浮出水面等等。下列说法正确的是（　　）
A．航天员在空间站中失去重力，站在体重计无法称量体重
B．航天员在太空跑步机上锻炼时对跑步机有压力作用，不需要佩戴束缚装置
C．在空间站将装满水的杯子转动至杯口朝下，水会自动流出
D．运载火箭加速上升时，航天员处于超重状态
9．目前第24届冬季奥林匹克运动会正在我国北京市如火如荼地举行。在新冠疫情肆虐全球的背景下，北京冬奥会的如期举办，再次彰显了中国的决心、高效与活力，如图为四个冬奥运动项目中运动员运动的一些场景，下列有关说法正确的是（　　）
A．在研究甲图中的运动员完成某项技术动作时，可以把运动员看成质点
B．在乙图中运动员用冰壶刷刷冰的目的是为了减少冰壶与冰面的摩擦力
C．丙图中的处于空中的运动员，在上升过程为超重状态，下降过程则为失重状态
D．丁图中速度滑冰项目比的是运动员的平均速度大小，第一名则平均速度最小
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．我国空降部队在抗震救灾过程中多次建立功勋，这与伞兵们平时严格的训练是分不开的。一伞兵从高空悬停的直升机上无初速度下落，5s后打开降落伞。规定竖直向下为正方向，其沿竖直方向运动的速度—时间图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．0~5s内伞兵处于完全失重状态
B．打开降落伞瞬间，伞兵处于超重状态
C．伞兵下落50m时速度小于90km/h
D．5~9s内伞兵所受的合力越来越大
12．一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．t2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，火箭处于超重状态 D．0～t3的时间内，火箭始终处于失重状态
13．跳水比赛是我国的传统优势项目，在第32届东京奥运会上我国运动员全红婵正在进行跳台跳水比赛，若只研究运动员在空中下落过程，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．运动员在下落过程中处于超重状态
B．前一半位移用的时间长，后一半位移用的时间短
C．运动员在下落过程中，感觉水面在匀速上升
D．前一半时间内位移大，后一半时间内位移小
14．如图所示，原地纵跳摸高是篮球和羽毛球重要的训练项目。训练过程中，运动员先由静止下蹲一段距离，然后发力跳起摸到了一定的高度。关于摸高过程中各阶段的分析正确的是（　　）
A．运动员到达最高点时处于平衡状态
B．运动员离开地面后始终处于失重状态
C．运动员离开地面后在上升过程中处于超重状态
D．运动员能从地面起跳是由于地面对人的支持力大于人对地面的压力
15．站在电梯里的人有失重的感觉时，电梯可能正在（　　）
A．加速下降 B．加速上升 C．匀速下降 D．减速下降
二、填空题
16．一个质量为m的人站在电梯中，电梯减速下降，加速度大小为 (g为重力加速度).人所受到的合力大小为_________. 此时人处于__________(选填“超重”或“失重”) 状态.
17．在以的加速度做匀加速上升运动的升降机内，分别用天平和弹簧秤称量一个质量为的物体，取，则天平的示数为________，弹簧秤的示数为________。
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）。
19．为了使物理问题的研究更加简洁和直观，有时需要把物体等效为质点，在研究地球绕太阳的公转时，_____（选填“可以”或“不可以”）把地球视为质点；在地球表面，重力加速度的数值约为，重力加速度会因纬度和海拔的变化略有不同，通常海拔越高的地方，重力加速度________（选填“越大”或“越小”）；跳水运动员跳离跳台在空中运动的过程中处于________（选填“超重”或“失重”）状态。
三、解答题
20．如图所示，物体静止在台秤的秤盘上，的质量，的质量，弹簧的质量可忽略不计，弹簧的劲度系数．现给物体施加一个竖直向上的变力，使它向上做匀加速直线运动.已知时与分离.求在内的最大值与最小值．（取）
21．质量为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？（g取）
(1)升降机匀速上升；
(2)升降机以的加速度匀加速上升；
(3)升降机以的加速度匀加速下降。
22．如图所示，物块、木板的质量均为，不计的大小，木板长．开始时、均静止现使以水平初速度从的最左端开始运动．已知与、与水平面之间的动摩擦因数分别为和，取．若刚好没有从上滑下来，则的初速度为多大
23．如图所示，用一根绳子提一桶水，桶和桶中水的总质量为5kg。假定绳子能够承受的最大拉力为52.5N，取重力加速度g=9.8m/s2，若将水桶从静止开始以1.5m/s2的加速度匀加速提起，请通过计算说明绳子是否会断开。
24．某人在以a＝0.5m/s2的加速度匀加速下降的升降机中最多可举起m1＝90kg的物体，则此人在地面上最多可举起多少千克的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝40kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？（g取10m/s2）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【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。
2．B
【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。
3．D
【详解】
A．滑块的重力
与滑块的运动状态无关，故A错误；
B．滑块沿斜面加速下滑，加速度为
有向下的分加速度，所以滑块处于失重状态，故B错误；
C．对整体在水平方向，根据牛顿第二定律可得
得
受到的摩擦力向左，故C错误；
D．对整体在竖直方向，根据牛顿第二定律可得
解得
故D正确。
故选D。
4．A
【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。
5．D
【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。
6．B
【详解】
A．电梯中的物体处于超重、平衡、失重状态时加速度不同，但本身的重力不变，故A错误；
C．由牛顿第二定律可知
而由牛顿第三定律得
解得
故C错误；
BD．电梯中的物体处于超重状态，加速度竖直向上，则其也可能向下做减速运动，故B正确，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
AB．陈芋汐、张家齐在空中加速下落时，加速度向下，处于完全失重状态，只受重力作用，故AB错误；
CD．游乐场中的升降机加速上升时，升降机中的乘客受到的支持力大于重力，处于超重状态，故C正确，D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．航天员在空间站中处于失重状态，站在体重计无法称量体重，但航天员的重力并不是消失了，故A错误；
B．航天员由于失重的原因，在太空跑步机上锻炼时对跑步机没有压力作用，需要佩戴束缚装置，故B错误；
C．在空间站将装满水的杯子转动至杯口朝下，水由于失重不会自动流出，故C错误；
D．运载火箭加速上升时，航天员具有向上的加速度，处于超重状态，故D正确；
故选D。
9．B
【详解】
A．研究运动员的某项技术运动时，不能忽略运动员的大小和形状，不可以把运动员看成质点，A错误；
B．冰壶刷冰的目的是为了减少摩擦力，从而更好的控制冰壶的运动方向，达到自如的控制它的运动方向，B正确；
C．处于空中的运动员，上升过程是减速上升，加速度向下，通过“上超下失”知，此时处于失重状态。下降过程是加速下降，加速度向下，此时仍处于失重状态，C错误；
D．速度滑冰项目比的是运动员的平均速率，第一名的平均速率最大，D错误。
故选B。
10．A
【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．B
【详解】
A．图像斜率是加速度，0~5s内伞兵加速度为
小于重力加速度，说明受阻力作用，不是自由落体运动，故A错误；
B．打开降落伞后做向下减速运动，加速度向上，处于超重状态，故B正确；
C．图像面积代表位移，根据图像可知，伞兵下落50m时仍处于加速阶段，根据
可知，此时速度
故C错误；
D．5~9s内图像斜率变小，伞兵加速度越来越小，根据牛顿第二定律可知，所受的合力越来越小，故D错误；
故选B。
12．C
【详解】
AB．由图线知火箭速度始终为正，则始终向上，t3时刻火箭距地面最远，故AB错误；
CD．0～t2时间内，加速度与速度同向向上，为超重状态，t2～t3时间内加速度与速度反向向下，为失重状态。故C正确，D错误。
故选C。
13．B
【详解】
A．运动员在下落过程中，加速度方向向下，处于失重状态，故A错误；
B．运动员在下落过程中，速度越来越大，所以相同的位移所用的时间越来越少，故前一半位移用的时间长，后一半位移用的时间短，故B正确；
C．运动员在下落过程中，以自己为参考系，感觉水面在加速上升，故C错误；
D．运动员在下落过程中，速度越来越大，前一半时间内位移小，后一半时间内位移大，故D错误。
故选B。
14．B
【详解】
A．运动员到达最高点时只受重力作用，有竖直向下的加速度，a=g，处于完全失重状态，故A错误；
BC．运动员离开地面后，所受合力向下（不考虑空气阻力合力就是重力，a=g；考虑空气阻力，上升阶段阻力也向下，合力向下，a>g，下降阶段阻力向上但小于重力，合力还是向下，aD．地面对人的支持力与人对地面的压力是作用力与反作用力的关系，一定是等大反向的，故D错误。
故选B。
15．A
【详解】
站在电梯里的人有失重的感觉时，电梯有竖直向下的加速度，则电梯可能正在加速下降或减速上升。
故选A。
16． 超重
【详解】
根据牛顿第二定律，人所受到的合力大小为：F=ma=mg；加速度向上，此时人处于超重状态.
点睛：本题关键对人受力分析，然后根据牛顿第二定律列式求解；注意加速度向上物体超重，加速度向下物体失重.
17． 2 24
【详解】
[1]天平的工作原理是等臂杠杆，测量质量，质量与加速度无关，故为2kg。
[2]弹簧秤的测力原理是胡克定律，测量力，根据牛顿第二定律，有
解得
18． 失重 40
【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． 可以 越小 失重
【详解】
[1] 地球和太阳之间的距离很大，而地球半径和太阳半径于此相比距离很小，在研究地球绕太阳的公转时，可以把地球视为质点；
[2]根据
解得
海拔越高的地方，重力加速度越小；
[3] 水运动员跳离跳台在空中运动的过程中，加速度方向向下，运动员处于失重状态。
20．168N 72N
【详解】
设开始时，弹簧的压缩量为，则
①
设、刚分离时，弹簧的压缩量为
对分析：
②
对分析：
③
且
④
把①式和②式代入④式解得
⑤
刚开始运动时，、作为整体，弹簧的弹力与平衡，所以合力就是，即
而刚分离时，由③式可得
21．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)当升降机匀速上升时，人处于平衡状态，所受支持力与重力大小相等，此时
人对体重计的压力等于，体重计的读数为。
(2)当升降机加速上升时，有
所以
代入数据得
体重计的示数为。
(3)当升降机加速下降时，有
代入数据得
体重计的示数为。
22．
【详解】
分别对物块、木板进行受力分析可知，在上向右做匀减速运动，设其加速度大小为，则有
木板向右做匀加速运动，设其加速度大小为，则有
由题意可知，刚好没有从上滑下来，则滑到最右端时的速度和的速度相同，设为，则有
时间关系：
位移关系：
解得
23．会断开
【详解】
匀加速提起水桶，对水桶分析有
代入数据可解得
由于，则拉力大于绳子的最大承受力，所以绳子会断开。
24．85.5kg；11.375m/s2
【详解】
以物体为研究对象，对物体进行受力分析及运动状态分析，如图甲所示
设人的最大“举力”为F，由牛顿第二定律得
m1g－F＝m1a1
解得
F＝m1（g－a1）＝855N
当他在地面上举物体时，设最多举起质量为m0的物体，则有
m0g－F＝0
解得
m0＝85.5kg
此人在某一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝40kg的物体，由于m0＝85.5kg>m2＝40kg，显然此时升降机一定处于超重状态，对物体进行受力分析和运动情况分析，如图乙所示，由牛顿第二定律得
F－m2g＝m2a2
解得
a2＝＝11.375m/s2
即升降机加速上升的加速度为11.375m/s2。
答案第1页，共2页
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