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．由航天员翟志刚、王亚平和叶光富执行的载人飞行任务是我国空间站建设的重要任务之一、空间站是一个特别的太空实验室，绕地球运行时，其中的物体将处于完全失重状态。下列实验在运行的空间站中可以进行的是（　　）
A．用牛顿管观察轻重不同的物体下落的快慢
B．观察桌面的微小形变
C． 测量静摩擦力的大小随拉力的变化
D． 用“体重计”测量人的质量
2．如图所示，一同学在家中称体重，她稳定站立时体重计示数为，之后她发现“下蹲”“起立”过程中，体重计示数是变化的，请根据学过的超重、失重知识，判断以下说法正确的是（　　）
A．整个“下蹲”过程，体重计的示数一直小于，出现失重现象
B．整个“起立”过程，体重计的示数一直大于，出现超重现象
C．整个“起立”过程，体重计的示数先小于后大于
D．“起立”或“下蹲”过程中，都能出现超重、失重现象
3．一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
4．下列与力有关的说法正确的是（　　）
A．物体之间必须接触才会产生力的作用
B．人乘坐热气球悬停在空中是完全失重状态
C．宇航员乘坐返回舱做一段自由落体运动时处于完全失重状态
D．因为物体之间的相互作用力总是等大反向，所以相互作用力与二力平衡一样可以抵消
5．下列说法正确的是（　　）
A．处于超重状态的物体其重力增加
B．设计赛车时，车身质量较轻，同时配备性能优良的发动机，是为了获得更大的加速度
C．国际单位制中，力学的基本单位分别是、、
D．加速度大的物体速度变化大
6．如图，人站在台秤上，下蹲、起立也能观察到超重、失重现象。关于人的下蹲过程，下列说法正确的是（　　）
A．人在下蹲过程中一直向下做加速运动
B．人在下蹲过程中，因为速度方向一直向下，所以人一直处于失重状态
C．无论台秤示数如何变化，人对台秤的压力大小等于台秤对人的支持力大小
D．无论台秤示数如何变化，台秤对人的支持力大小等于人的重力大小
7．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
8．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
9．重500N的小明站在电梯内的台秤上，某一段时间内台秤示数稳定为450N，则（　　）
A．小明所受重力减小
B．电梯在加速下降
C．电梯在加速上升
D．电梯在减速下降
10．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
11．下列说法正确的是（　　）
A．举重运动员举着杠铃不动时处于超重状态
B．宇宙飞船内的弹簧测力计无法使用
C．竖直向上加速升空的火箭内的物体处于完全失重状态
D．火箭能升入太空能用牛顿第三定律来解释
12．小李同学用如下方法估测电梯在加速和减速过程中的加速度：将一体重秤水平地放在电梯底板上，他直立站在体重秤上并与电梯保持相对静止。在电梯加速上升时体重秤示数为，减速上升时示数为。已知该电梯加速和减速过程的加速度大小相同，则可知该电梯变速运动时加速度的大小为（　　）
A． B． C． D．
13．若同学在地面向上跳起，则他在空中（　　）
A．一直处于超重状态
B．上升时处于超重状态，下降时处于失重状态
C．一直处于失重状态
D．上升时处于失重状态，下降时处于超重状态
14．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
15．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
二、填空题
16．超重
（1）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。
（2）产生条件：物体具有______（选填“竖直向上”或“竖直向下”）的加速度。
17．某人在以的加速度下降的升降机中，则他处于________状态（填“超重或失重”），如果在升降机中最多能举起的物体，那么他在地面上最多能举起___________的物体．
18．图中的实线是某同学利用力传感器悬挂一砝码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况．从图中可以知道该砝码的重力约为________N，A、B、C、D四段图线中砝码处于超重状态的为________，处于失重状态的为________．
19．在“探究超重与失重的规律”实验中，某同学利用力传感器悬挂一个砝码沿竖直方向从静止开始运动，力传感器中拉力的大小变化情况如图所示．从图中知道该砝码的重力约______N，t=21s时砝码的加速度为____m/s2．（取g=10m/s2）
三、解答题
20．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.
21．如图所示，质量M=60kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计（图中简画为弹簧），测力计下挂着一个质量m=1.0kg的物体A．在升降机运动的某段时间内，人看到弹簧测力计的示数为6.0N．取g=10m/s2。
（1）求此时升降机加速度的大小和方向；
（2）求此时人对地板的压力大小；
（3）请你判断此时升降机在向上运动还是在向下运动，升降机处于超重状态还是失重状态。
22．在一个上端开口的塑料瓶侧壁的下部打几个小孔，在瓶内灌水之后，发现有水不断从小孔中流出。让瓶子做自由落体运动，观察下落过程中小孔是否有水流出。请解释产生这一现象的原因。如果将瓶子竖直向上抛出，小孔有没有水流出
23．一个质量为m的小球从空中某位置静止释放，0﹣t0时间内加竖直向上的恒力F1，小球能加速上升；t0时刻撤去外力，2t0时刻小球回到了松手释放的位置；2t0﹣3t0时间内，小球在重力作用下持续运动：3t0﹣4t0时间内重新加竖直向上的恒力F2（F2＞F1，F2与F1均为未知量），4t0时刻小球再次回到第一次撤去外力位置．全程不计空气阻力，已知重力加速度为g，求：
(1)从释放到第一次撤去外力，恒力F1所做的功？
(2)F1与F2大小之比？
24．关于人造卫星中的物体处于失重状态，甲、乙、丙、丁四名同学的理解如下，试判断这些理解的正误并简要说明原因。
甲：物体的重力减小到零。
乙：物体不受地球引力作用。
丙：物体对支持它的物体的压力为零。
丁：物体处于静止或匀速直线运动状态。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．因为完全失重，物体不下落，无法比较下落的快慢，A错误；
B．可以观察桌面的微小形变，B正确；
C．由于完全失重，木块对木板没有压力，木块和木板没有摩擦力，无法测量静摩擦力，C错误；
D．由于完全失重，人对体重计无压力，不能用体重计测量人的质量，D错误。
故选B。
2．D
【详解】
下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态，后处于超重状态，体重计的示数先小于后大于；人从下蹲状态站起来的“起立”过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态，后处于失重状态，体重计的示数先大于后小于；所以“起立”、“下蹲”过程，都能出现体重计的示数大于的现象，也都能出现体重计的示数小于 的现象，所以“起立”或“下蹲”过程中，都能出现超重、失重现象；故D正确，ABC错误。
故选D。
3．C
【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。
4．C
【详解】
A．物体之间不接触也会产生力的作用，例如在空中自由下落的物体就受到重力的作用，如果物体之间只接触且没有相互作用也不会产生力的作用，A错误；
B．人乘坐热气球悬停在空中，人受力平衡，没有失重，B错误；
C．宇航员乘坐返回舱做一段自由落体运动时，向下的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，C正确；
D．因为物体之间的相互作用力总是等大反向，分别作用在受力物体和施力物体上，所以不能相互抵消，D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重现象。处于超重状态的物体其重力不变，A错误；
B．由牛顿第二定律
可知设计赛车时，车身质量较轻时m较小，配备性能优良的发动机赛车合外力F增大，故赛车会获得更大的加速度，B正确；
C．国际单位制中，力学的基本单位分别是m、kg、s，C错误；
D．加速度大的物体速度变化快。由
可知速度变化量的大小除了与加速度有关，还与时间有关，D错误。
故选B。
6．C
【详解】
AB．人在下蹲过程中先向下做加速运动、后做减速运动，加速度方向先向下、后向上，所以先处于失重状态、后处于超重状态，故AB错误；
C．无论台秤示数如何变化，人对台秤的压力与台秤对人的支持力是一对相互作用力，二者大小相等，故C正确；
D．当人处于超重状态时，台秤对人的支持力大于人的重力，当人处于失重状态时，台秤对人的支持力小于人的重力，故D错误。
故选C。
7．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。
8．A
【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。
9．B
【详解】
A．小明处于在失重状态，重力不变，支持力相比平衡状态减小，故A错误；
BCD．受力分析，小明所受合外力向下，根据牛顿第二定律，加速度向下，加速下降的加速度向下，加速上升和减速下降的加速度都向上，故B正确，CD错误。
故选B。
10．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。
11．D
【详解】
A．举重运动员举着杠铃不动时没有竖直方向的加速度，处于正常状态，选项A错误；
B．宇宙飞船内的物体处于完全失重状态，但是弹簧测力计的使用与重力无关，则仍然可以正常使用，选项B错误；
C．竖直向上加速升空的火箭内的物体处于超重状态，选项C错误；
D．火箭能升人太空是由于火箭与喷出的气体相互作用使火箭向前运动，能用牛顿第三定律来解释，选项D正确；
故选D。
12．C
【详解】
设该电梯加速和减速过程中的加速度大小为a，小李同学质量为m，根据牛顿第二定理可得，加速上升时有
减速上升时有
联立解得
，
故选C。
13．C
【详解】
该同学起跳后在空中只受重力，则加速度向下为重力加速度，则处于完全失重，故选C。
14．B
【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。
15．D
【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。
16． 大于 竖直向上
【详解】
略
17． 失重 48
【详解】
在以2m/s2的加速度下降的升降机中，加速度的方向向下，则处于失重状态；
在加速下降的电梯里，人最多能举起质量为60的物体，则由牛顿第二定律得：mg-F=ma
所以：F=mg-ma=60×（10-2）=480N
此人最大的举力为480N，则那么他在地面上最多能举起 的物体质量为：．
【点睛】
本题是应用牛顿第二定律研究超重和失重的问题，超重或失重取决于加速度的方向；要抓住人的最大举力是一定的．
18． 4 AD BC
【详解】
[1]．由图可知砝码处于平衡状态时，力传感器的示数约为4N，故砝码重力约为4N；
[2][3]．从图上很容易判断A、D两点力传感器的示数大于砝码实际重力，处于超重状态，B、C两点力传感器示数小于实际重力，处于失重状态．
19． 10 5
【详解】
[1]由图可知砝码处于平衡状态时，力传感器的示数约为10N，故砝码重力约为10N；
[2]从图上很容易判断21s力传感器的示数大于砝码实际重力，处于超重状态，砝码的加速度为
20．（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）。
21．（1）4.0m/s2 方向竖直向下（2）360N（3）失重状态
【详解】
（1）以物体A为研究对象，它受到竖直向下的重力mg、竖直向上的拉力F作用，根据牛顿第二定律得：
mg-F=ma
代入数据解得升降机的加速度大小
a=4.0m/s2
方向竖直向下。
（2）以人为研究对象，它受到竖直向下的重力Mg、竖直向上的支持力N作用，根据牛顿第二定律有：
Mg-N=Ma
代入数据解得：
N=360N
根据牛顿第三定律，此时人对地板的压力大小为360N。
（3）升降机可能在向上运动，也可能在向下运动。升降机处于失重状态。
22．将塑料瓶自由下落，由于空气阻力不计，塑料瓶及水的加速度都等于重力加速度，处于完全失重状态，故塑料瓶中各层水之间没有压力，在下落过程中，水都不会从孔中流出；如果将瓶子竖直向上抛出，小孔没有水流出
【详解】
将塑料瓶自由下落，由于空气阻力不计，塑料瓶及水的加速度都等于重力加速度，处于完全失重状态，故塑料瓶中各层水之间没有压力，在下落过程中，水都不会从孔中流出；
如果将瓶子竖直向上抛出，塑料瓶及水的加速度也都等于重力加速度，处于完全失重状态，故塑料瓶中各层水之间没有压力，在下落过程中，水都不会从孔中流出；
23．(1) (2)4:21
【详解】
（1）取竖直向上为正方向．在0﹣t0时间内，根据牛顿第二定律和运动学可知：
F1﹣mg＝ma
v1＝a1t1
同理 t0﹣2t0时间内，有：
据题有：x2＝﹣x1．
联立可得：
即为：
因此，从释放到第一次撤去外力，恒力F1所做的功为：
（2）2t0﹣3t0时间内，初速度为：
末速度为
位移为：
3t0﹣4t0时间内，有：
解得：
a3＝6g
由牛顿第二定律得：
F2﹣mg＝ma3
解得：
F2＝7mg
即：
24．丙是正确的，甲、乙、丁是错误的，原因见解析
【详解】
甲．人造卫星中的物体处于失重状态时，物体的重力大小不变，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力减小到零，甲错误；
乙．物体仍受地球引力作用，此时的地球引力提供了向心力，乙错误；
丙．人造卫星中的物体处于失重状态时，物体与支持物之间无弹力作用，因此对支持它的物体的压力是零，丙正确；
丁．物体受地球的引力作用，此力提供向心力，所以物体不可能处于静止或匀速直线运动状态，丁错误。
甲、乙、丁是错误的，丙是正确的。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页