4.6超重和失重 同步练习（Word版含解析）

人教版必修第一册 4.6 超重和失重
一、单选题
1．一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
2．如图甲所示，用体重计研究运动与力的关系，测量者先静止站在体重计上，然后完成下蹲动作。该过程中体重计示数的变化情况如图乙所示。则（　　）
A．测量者经历了加速、减速、再加速、再减速四个阶段
B．测量者在~时间内表现为失重
C．测量者在时刻速度最小
D．测量者在时刻加速度最小
3．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
4．现在城市的滑板运动非常流行，在水平地面上一名滑板运动员双脚站在滑板上以一定速度向前滑行，在横杆前起跳并越过杆，从而使人与滑板分别从杆的上方、下方通过，如图所示，假设人和滑板运动过程中受到的各种阻力忽略不计，若运动员顺利地完成了该动作，最终仍落在滑板原来的位置上，则下列说法错误的是（　　）
A．运动员起跳时，双脚对滑板作用力的合力竖直向下
B．起跳时双脚对滑板作用力的合力向下偏后
C．运动员在空中最高点时处于失重状态
D．运动员在空中运动时，单位时间内速度的变化相同
5．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
6．2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的运载火箭按照预定时间精准发射，之后神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员送入太空。火箭在垂直起飞段（可视为竖直向上的直线运动）上升过程中，下列说法正确的是（　　）
A．火箭在点火时速度为零，加速度一定为零
B．火箭加速度不变时，速度大小一定不变
C．火箭上升过程中速度变化越快，加速度一定越大
D．火箭在点火时处于失重状态
7．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
8．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
9．下列运动状态中，物体处于超重状态的是（　　）
A．和电梯一起加速下降的物体 B．和电梯一起减速上升的物体
C．和电梯一起减速下降的物体 D．和电梯一起匀速运动的物体
10．在竖直运动的电梯内的地板上放置一个体重计，一位质量为50kg男学生站在体重计上，在电梯运动过程中的某时刻，该男学生发现体重计的示数如图所示。重力加速度g取10m/s2，则该时刻（　　）
A．男学生的重力为400N
B．电梯一定在竖直向下运动
C．电梯的加速度大小为2m/s2，方向一定竖直向下
D．男学生对体重计的压力小于体重计对他的支持力
11．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
12．2021年12月9日15点40分，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站开始进行太空授课。他们演示了微重力环境下太空转身、液体表面张力等现象。下列说法正确的是（　　）
A．“12月9日15点40分”是指时刻
B．悬浮在太空舱中的宇航员处于超重状态
C．研究宇航员转身姿态时，宇航员可以看作质点
D．宇航员在太空舱中走动时，宇航员相对太空舱静止
13．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
14．在物理课堂上，某同学做实验，在台秤上做下蹲动作，已知他在台秤上静止不动时，台秤的示数为50kg。取重力加速度大小，下列说法正确的是（　　）
A．在完成一次下蹲动作的过程中，他一直处于超重状态
B．在完成一次下蹲动作的过程中，他一直处于失重状态
C．若台秤的示数为45kg，则此时他下蹲的加速度大小为
D．若台秤的示数为40kg，则此时他下蹲的加速度大小为
15．游乐园中，游客乘坐加速和减速的升降机，可以体会超重与失重的感觉，下列描述正确的是（　　）
A．当升降机加速上升时，游客处于失重状态
B．当升降机减速下降时，游客处于超重状态
C．当升降机减速上升时，游客处于超重状态
D．当升降机加速下降时，游客处于超重状态
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．某宇宙飞船中的宇航员的质量是60kg，起飞阶段向上的加速度是30m/s2，宇航员对坐椅向下的压力为_______________N；重返大气层阶段飞船向下做减速运动，则宇航员处于_______（填“超重”或“失重”）状态。（g=10m/s2）
18．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_____。（）
三、解答题
19．航天员乘宇宙飞船在离开地面和进入轨道运行的过程中出现超重和失重现象时，航天员受到的重力有没有增大或减小？你觉得应该怎样理解超重和失重现象？
20．如图,水平地面上的薄木板A,质量为m,长度l0=1.5m;小物块B置于木板A的左端,质量mB=2mA.让A． B相对地面以相同的速度v0=9m/s开始运动．已知木板A与地面间的动摩擦因数为μ1=0.4,A和B之间的动摩擦因数为μ2=0.3,重力加速度g=10m/s2.求开始运动后，A． B分离的时间以及分离时两者速度的大小．
21．把一体重计放在竖直电梯的底板上，某同学站在体重计上，电梯启动并竖直上升，发现某段时间内，体重计的示数比电梯静止时的示数增加了，在到达目标楼层前某段时间内，又发现体重计示数比电梯静止时的示数减少了。求：
(1)两次示数对应的时间段内该同学对体重计压力的大小之比；
(2)两次示数对应的时间段内电梯的加速度大小之比。
22．滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一．如图所示为小明妈妈正与小明在冰上游戏，小明与冰车的总质量是40kg，冰车与冰面之间的动摩擦因数为0.1．在某次游戏中，假设小明妈妈对冰车施加100N的推力，推力方向与运动方向在同一个竖直平面内，与水平方向成斜向下，使冰车从静止开始运动10s后，停止施加力的作用，使冰车自由滑行．（假设运动过程中冰车始终沿直线运动，小明始终坐在车上没有对车施加额外的力，冰面各处的动摩擦因数均相同）（计算结果均保留到小数点后两位）（sin＝0.6．cos＝0.8，g＝10m/s2），求：
(1)从静止开始运动的前10s内冰车所受摩擦力的大小；
(2)冰车的最大速率；
(3)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．B
【详解】
A．根据图像可知，体重计示数与受支持力大小相等，由图乙可知，支持力先小于重力，后大于重力，故先失重后超重，即经历先加速下降后减速下降，故A错误；
B．由图乙可知，测量者在时间内表现为失重，因为支持力小于重力，合力向下，加速度向下，故B正确；
C．由图乙可知，测量者在时刻之前，合力一直向下，向下加速，时刻速度最大，故C错误；
D．由图乙可知，测量者在时刻合力最大，根据牛顿第二定律可知，加速度最大，故D错误。
故选B。
3．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。
4．B
【详解】
AB．运动员竖直起跳，由于本身就有水平初速度，所以运动员既参与了水平方向上的匀速直线运动，又参与了竖直上抛运动。各分运动具有等时性，水平方向的分运动与滑板的运动情况一样，运动员最终落在滑板的原位置。所以水平方向受力为零，则起跳时，滑板对运动员的作用力竖直向上，运动员对滑板的作用力应该是竖直向下，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意；
C．运动员在空中最高点时具有向下的加速度g，处于失重状态，故C正确，不符合题意；
D．运动员在空中运动时，加速度恒定，所以单位时间内速度的变化量相等，故D正确，不符合题意。
故选B。
5．C
【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。
6．C
【详解】
A．点火时速度为零，但是加速度不为零，故A错误；
B．加速度不变且不为零时做匀变速直线运动，速度大小一定变化，故B错误；
C．由于，加速度是描述速度变化快慢的物理量，速度变化越快，加速度越大，故C正确；
D．火箭在点火时有向上的加速度，处于超重状态，故D错误。
故选C。
7．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。
8．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。
9．C
【详解】
A．和电梯一起加速下降的物体，加速度向下，处于失重状态，选项A错误；
B．和电梯一起减速上升的物体，加速度向下，处于失重状态，选项B错误；
C．和电梯一起减速下降的物体，加速度向上，处于超重状态，选项C正确；
D．和电梯一起匀速运动的物体，加速度为零，既不失重也不超重，选项D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．男学生的重力为
故A错误；
BC．由图可知该学生此时正处于失重状态，加速度方向竖直向下，即电梯可能竖直向下加速运动，也可能竖直向上减速运动，且加速度的大小为
故B错误，C正确；
D．男学生对体重计的压力与体重计对他的支持力是一对相互作用力，大小相等，故D错误。
故选C。
11．A
【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。
12．A
【详解】
A．根据时间和时刻的定义，12月9日15点40分是时刻，故A正确；
B．悬浮在太空舱中的宇航员处于失重状态，故B错误；
C．研究宇航员转身姿态时，不能忽略宇航员的形状大小，不可以看作质点，故C错误；
D．宇航员在太空舱中走动时，宇航员相对太空舱是运动的，故D错误。
故选A。
13．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。
14．D
【详解】
AB．在完成一次下蹲动作的过程中，由向下加速的阶段和向下减速的阶段，所以不会一直处于超重或失重的状态，故AB错误；
C．若台秤的示数为45kg，此时他处于失重状态，加速度向下，由牛顿第二定律得
解得
故C错误；
D．若台秤的示数为40kg，此时他处于超重状态，加速度向上，由牛顿第二定律得
解得
故D正确；
故选D。
15．B
【详解】
A．当升降机加速上升时，游客受到重力和支持力，加速度向上，由牛顿第二定律可知
FN－mg=ma
FN＞mg
游客处于超重状态，A错误；
B．当升降机减速下降时，游客受到重力和支持力，加速度向上，由牛顿第二定律可知
FN－mg=ma
FN＞mg
游客处于超重状态，B正确；
C．当升降机减速上升时，游客受到重力和支持力，加速度向下，由牛顿第二定律可知
mg－ FN =ma
FN＜mg
游客处于失重状态，C错误；
D．当升降机加速下降时，游客受到重力和支持力，加速度向下，由牛顿第二定律可知
mg－ FN =ma
FN＜mg
游客处于失重状态，D错误。
故选B。
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． 2400 超重
【详解】
[1]设座椅对宇航员的支持力为FN，由牛顿第二定律可知
代入数据解得FN=2400N，根据牛顿第三定律可知宇航员对坐椅向下的压力为2400N；
[2]当飞船向下做减速运动时，加速度方向向上，故宇航员处于超重状态。
18． 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。
19．没有，见解析
【详解】
航天员受到的重力与运动状态无关，所以没有增大或减小。
飞船在离开地面过程中，对人，根据牛顿第二定律，有
FN-mg=ma
则
FN=m（g+a）>mg
此时，支持力大于人受到的重力。物体对支持物的压力大于物体所受重力的现象，叫作超重现象。
飞船在进入轨道运行的过程中，对人，有
mg-FN=ma
则
FN=m（g-a）即支持力小于人所受的重力。物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象，叫作失重现象。
20．1s 3m/s 6m/s
【详解】
以B为研究对象，根据牛顿第二定律可得：
方向向左；
以A为研究对象，根据牛顿第二定律可得：
μ1（mA+mB）g﹣μ2mBg＝mAaA
解得：
aA＝6m/s2
方向向左；
设A、B分离的时间为t，根据运动学公式可得：
解得：
t＝1s
分离时A的速度大小为
vA＝v0﹣aAt＝3m/s
B的速度大小为
vB＝v0﹣aBt＝6m/s．
21．(1)4∶3；(2)2∶1
【详解】
(1)设电梯静止时体重计的示数为FN0，物体的重力为G，则有
FN0 = G
电梯上升过程中，体重计在先后两段时间内的示数分别为FN1和FN2，由题意有
FN1 =(1+0.2）FN0
FN2 =(1-0.1）FN0
解得
(2)设物体的质量为m，在先后两段时间内的电梯的加速度大小分别为a1和a2，由牛顿第二定律得
FN1－G =ma1
G －FN2=ma2
解得
22．（1）46N（2）8.5m/s（3）78.63m
【详解】
(1)选冰车和小孩研究，竖直方向有
N＝F sin+mg＝460N
前10s内所受到的滑动摩擦力
f＝μN＝0.1×460＝46N
(2)由题知，冰车先做匀加速运动后做匀减速运动，当小明妈妈停止施加力的作用时，速度最大，加速过程中：水平方向
Fcos﹣f＝ma
解得：
a＝0.85m/s2
所以冰车的最大速率为
v＝at＝0.85×10m/s＝8.5m/s
(3)冰车在推力作用下发生的位移为
撤去推力后冰车的加速度为
撤去推力后的位移为
整个运动过程中滑行总位移的大小为：
答案第1页，共2页
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