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．科学研究发现，在月球表面：①没有空气；②重力加速度约为地球表面的；③没有磁场。若宇航员登上月球后，在空中同时释放氢气球和铅球，忽略地球和其他星球对月球的影响，以下说法正确的是（　　）
A．氢气球和铅球都处于超重状态
B．氢气球将加速上升，铅球加速下落
C．氢气球和铅球都将下落，但铅球先落到地面
D．氢气球和铅球都将下落，且同时落地
2．用细线拉一质量为m的小球竖直向上做加速度大小为g的匀减速运动时，g为重力加速度，则下列分析正确的是（　　）
A．细线的拉力大小为 B．小球的重力变为
C．小球的重力减小了 D．小球处于超重状态
3．若某学生在电梯内测体重，则当他随电梯一起减速上升时，他脚下的电子秤的示数A与他的重量B相比（　　）
A．B>A，且他处于超重状态
B．BC．BD．B>A，且他处于失重状态
4．下列有关说法中，正确的是（　　）
A．作用力与反作用力作用在同一物体上 B．静止的物体可能受到摩擦力的作用
C．物体处于完全失重状态就是不受重力的作用 D．安全带生命带，使用安全带可以减小驾乘人员的惯性
5．小明站在电梯（竖直上下运动的升降机）内放在电梯水平地板的体重计上，电梯静止时体重计示数为50kg；若电梯在竖直方向运动过程中，他看到体重计的示数为45kg，取g=10m/s2。下列说法中正确是（　　）
A．电梯可能在加速上升，加速度大小为1m/s2
B．电梯可能在加速下降，加速度大小为9m/s2
C．电梯可能在减速上升，加速度大小为1m/s2
D．电梯可能在加速下降或减速上升，且小明都处于超重状态
6．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
7．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．该同学完成1次下蹲-起立的动作大约需要2s
B．起立过程中人先处于超重状态再处于失重状态
C．1s时人处在下蹲的最低点
D．下蹲过程始终处于失重状态
8．关于牛顿运动定律，下列说法正确（　　）
A．国际单位制中，力的单位是“牛顿”，“牛顿”是力学的基本单位
B．惯性是只有物体做匀速直线运动或静止时才会表现出来的性质
C．牛顿第一定律，第二定律和第三定律都可以通过实验进行检验
D．蹲着的人在迅速站起的过程中，先经历超重状态后经历失重状态
9．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
10．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
11．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
12．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
13．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
14．下列实例属于超重现象的是（　　）
A．跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动过程中
B．火箭点火后加速升空
C．举重运动员托举杠铃保持静止
D．被推出的铅球在空中运动
15．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
二、填空题
16．升降机的天花板上挂一弹簧测力计，其下端挂一重物。当升降机静止时，弹簧测力计的示数是。当升降机下降时，弹簧测力计的示数是，则升降机的加速度大小是_____，方向是_____。（）
17．某人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，而在一个做匀变速运动的升降机内却最多能举起质量为80kg的物体，以向上为正方向，则此升降机的加速度为___________m/s2（重力加速度g＝10m/s2），升降机的运动方向是___________（选填“向上”、“向下”或“向上或向下”）．
18．某实验小组利用DIS系统在电梯内研究超重和失重现象。他们在电梯地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个物块，如图甲所示。电梯从底层到达顶层的过程中，计算机显示出传感器所受压力大小随时间变化的关系如图乙所示。则从图乙中可以知道该物块的重力为____N，物块处于超重状态的时间段为____，处于失重状态的时间段为____。
19．如图，两位同学用弹簧测力计在电梯中做实验：他们先将测力计挂在固定于电梯壁的钩子上，然后将一质量为0.5kg的物体挂在测力计挂钩上。若电梯运动时测力计的示数为6.5N，则电梯加速度的大小为_____m/s2，加速度方向___________(选填“上”或“下”)。此时，电梯的运动情况可能是________或_______。
三、解答题
20．如图为美国太空探索公司于2017年1月15日回收的一级火箭在海上平台着陆的场景，火箭回收的最后阶段几乎以竖直姿态竖直下落．若火箭从高空飞来开始呈竖直姿态下落时离平台高为H＝36.5 km，向下的速度v0＝100 m/s，之后竖直自然下坠t＝70 s后，打开反推喷气发动机，使火箭减速下降(视为匀减速)，着陆时的速度恰好为零．设火箭质量为m＝2.0×104 kg(反推喷气损耗的质量忽略不计)，火箭下落过程空气阻力大小始终为重力的0.2倍，g取10 m/s2.求：
(1)打开反推喷气发动机时，火箭的速度大小v1和离平台的高度h.
(2)反推喷气发动机产生的平均反推力大小．
21．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
22．中央电视台的《动物世界》节目是一档既有趣、又益智的优秀节目，长期具有很好的收视率．在节目的画面中可看到森林中的猴子在藤蔓上嬉戏的场景．假设某条竖直悬垂的藤蔓质量为m=5kg，猴子质量为M=10kg，嬉戏的这只猴子在那条藤蔓上加速上攀，加速度大小为2m/s2，试求：猴子上攀过程中对藤蔓的作用力大小以及岩壁对藤蔓上端的作用力大小．（g=10m/s2）
23．质量为10g的子弹，以300m/s的水平初速度射入一块竖直固定的木板，把木板打穿，子弹射出的速度是200m/s．若木板厚度为10cm，求木板对子弹的平均作用力．
24．质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示，当升降机作下列各种运动时，体重计的读数是多少？
(1)升降机匀速上升；
(2)升降机以4 m/s 2 的加速度加速上升；
(3)升降机以5 m/s 2 的加速度加速下降；
(4)升降机以重力加速度g加速度下降。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
由于在月球表面没有空气，没有磁场，物体在月球表面只受重力作用，物体由静止释放，将做自由落体运动，位移h相同，运动的加速度g相同，运动的时间也一定相同，应该同时落地。自由落体运动处于完全失重状态。
故选D。
2．A
【详解】
小球竖直向上做匀减速运动，则加速度向下，失重，根据牛顿第二定律
可得细线的拉力大小为
故A正确，BCD错误。
故选A。
3．D
【详解】
人随电梯一起减速上升时，加速度方向竖直向下，人处于失重状态，根据牛顿第二定律可知电子秤对人的支持力小于人的重力，所以电子秤的示数A小于他的重量B，故选D。
4．B
【详解】
A．作用力与反作用力作用在不同的物体上，A错误；
B．静止的物体可能受到摩擦力的作用，如静止在粗糙的斜面上，B正确；
C．物体处于完全失重状态依然受到重力的作用，C错误；
D．由于物体的惯性只于质量有关，故使用安全带并不能减小驾乘人员的惯性，D错误。
故选B。
5．C
【详解】
根据题意，小明处于失重状态，电梯加速度方向一定向下，可能加速向下，也可能减速上升；根据牛顿第二定律
根据题意
解得
故选C。
6．D
【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。
7．B
【详解】
ABD．该同学下蹲的动作需要经历加速向下、减速向下过程故先失重后超重，起立的动作需要经历加速向上、减速向上过程故先超重后失重。由图可知，完成1次下蹲-起立的动作大约需要4s。故B正确；AD错误；
C．1s时人的失重最大，即向下的加速度最大，此时人并没有静止，不是下蹲的最低点。故C错误。
故选B。
8．D
【详解】
A．在国际单位制中，“牛顿”不是力学的基本单位，选项A错误；
B．物体任何时候都有惯性，选项B错误；
C．牛顿第二、第三定律是实验定律，牛顿第一定律不是实验定律，是在实验事实的基础上通过合理的推理得出的结论，选项C错误；
D．蹲着的人在迅速站起的过程中，先向上加速后向上减速，因此先超重后失重，选项D正确。
故选D。
9．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。
10．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。
11．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。
12．A
【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。
13．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。
14．B
【详解】
A．跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动过程中只受重力作用，加速度竖直向下，属于完全失重；考虑空气阻力，空气阻力向下，合力向下，有向下的加速度，属于失重，故A错误；
B．火箭点火后加速升空，加速度向上，属于超重，故B正确；
C．举重运动员托举杠铃保持静止，合力为零，平衡状态，既不是失重也不是超重，故C错误；
D．被推出的铅球在空中运动只受重力作用，加速度竖直向下，完全失重，即使考虑空气阻力，合力也是向下的，加速度向下，属于失重，故D错误。
故选B。
15．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。
16． 2 竖直向下
【详解】
[1][2]当升降机静止时
F1=mg=10N
当升降机下降时，弹簧测力计的示数是8N，物体失重，加速度向下，则
可得
a2=2m/s2
方向竖直向下。
17． －2.5 向上或向下
【详解】
由题意可知举力最大为600N，ma=F-mg,所以可以求得a=－2.5 m/s2,只能确定加速度方向向下，速度方向无法确定向上向下均可．
18． 20 t1~t2 t3~t4
【详解】
[1]电梯启动前处于静止状态，传感器受到的压力大小等于物块的重力大小，故物块的重力为20N。
[2] t1~t2时间内，传感器受到的压力大于物块重力，物块处于超重状态。
[3] t3~t4时间内，传感器受到的压力小于物块重力，物块处于失重状态。
19． 3 上 加速向上 减速向下
【详解】
[1]物体受重力和拉力，根据牛顿第二定律，有
代入数据得
解得
[2]由于弹力大于重力，则加速度方向向上；
[3][4]由于物体的加速度的方向向上，电梯可能加速向上或减速向下
20．(1)660 m/s　9 900 m　(2)6.0×105 N
【详解】
(1)火箭自由下坠过程，由牛顿第二定律得
mg－Ff＝ma1
Ff＝0.2mg
解得
a1＝8 m/s2
下坠70 s后，火箭的速度
v1＝v0＋a1t＝660 m/s
离平台的高度
h＝H－t＝9 900 m
(2)设平均反推力大小为F，减速过程视为匀减速，其加速度大小
a2＝＝22 m/s2
由牛顿第二定律得：
F＋Ff－mg＝ma2
代入数据得平均反推力
F＝6.0×105 N.
21．
【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
22．120N 170N
【详解】
猴子受到重力和向上的摩擦力f，根据牛顿第二定律可得：
解得：
根据牛顿第三定律可得猴子上攀过程中对藤蔓的作用力大小为
由于藤蔓静止，根据平衡条件可得：
解得：
23．，方向与速度方向相反
【详解】
，，
由速度—位移公式得：
，
，负号表示与速度反向．
24．(1)600N；(2)840N；(3)300N；(4)0
【详解】
(1)升降机匀速上升，受力平衡，则
FN=mg=600N
(2)升降机加速上升，加速度方向向上，支持力大于重力，根据牛顿第二定律得
FN1-mg=ma1
解得
FN1=m(g+a1)=840N
(3)升降机加速下降，加速度方向向下，支持力小于重力，根据牛顿第二定律得
mg-FN2=ma2
解得
FN2=300N
(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，FN3=0，也可根据牛顿第二定律得
mg-FN3=ma3
解得
FN3=0
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