2017-2018学年高一物理沪科版必修一学业分层测评：第5章 5.5 超重与失重 学业分层测评（含答案）

学业分层测评(十九)
(建议用时：45分钟)
1.下列说法正确的是(　　)
A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
【解析】　从受力上看，失重物体所受合外力向下，超重物体所受合外力向上；从加速度上看，失重物体的加速度向下，而超重物体的加速度向上.A、C、D中的各运动员所受合外力为零，加速度为零，只有B中的运动员处于失重状态.
【答案】　B
2.下面关于失重和超重的说法，正确的是(　　)
A.物体处于失重状态时，所受重力减小；处于超重状态时，所受重力增大
B.在电梯上出现失重现象时，电梯必定处于下降过程
C.在电梯上出现超重现象时，电梯有可能处于下降过程
D.只要物体运动的加速度方向向上，物体必定处于失重状态
【解析】　加速度方向向下，物体处于失重状态，加速度方向向上，物体处于超重状态，超重和失重并非物体的重力增大或减小，而是使悬绳(或支持面)的弹力增大或减小，故A、D均错.电梯加速向上运动时，物体处于超重状态，电梯减速下降时，物体也处于超重状态，电梯减速上升时，物体处于失重状态.故B错误，C正确.
【答案】　C
3.如图5 5 13所示，一个盛水的容器底部有一小孔.静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则(　　)
图5 5 13A.容器自由下落时，小孔向下漏水
B.将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水
C.将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水
D.将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水
【解析】　在忽略空气阻力的前提下，不论物体做何种抛体运动，其均处于完全失重状态，水均不会从小孔流出.
【答案】　D
4.(多选)“神舟十号”绕地球运动时，里面所有物体都处于完全失重状态，则在其中可以完成下列哪个实验(　　)A.水银温度计测量温度
B.做托里拆利实验
C.验证阿基米德原理
D.用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律
【解析】　物体处于完全失重状态，与重力有关的一切物理现象都消失了.托里拆利实验用到了水银的压强，由于p＝ρgh与重力加速度g有关，故该实验不能完成；阿基米德原理中的浮力F＝ρgV排也与重力加速度g有关，故该实验也不能完成；水银温度计测温度利用了液体的热胀冷缩原理，弹簧测力计测拉力与重力无关.故能完成的实验是A、D.
【答案】　AD
5.某电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然发现绳子断了，由此判断此时电梯的情况是
(　　)
A.电梯一定是加速上升
B.电梯可能是减速上升
C.电梯可能匀速向上运动
D.电梯的加速度方向一定向上【解析】　由于绳子突然断了，说明绳子拉力一定变大了，由此可知，电梯一定有方向向上的加速度，但电梯并不一定向上运动，故A错误，D正确；电梯减速上升加速度向下，B错误；电梯匀速上升，绳子不可能断，C错误.
【答案】　D
6.一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为g，g为重力加速度.人对电梯底部的压力大小为
(　　)
A.mg　　　　　　
B.2mg
C.mg
D.mg
【解析】　电梯加速上升时，人处于超重状态，则人所受电梯的支持力为N＝mg(g＋a)＝m＝mg.由牛顿第三定律可知，人对电梯底部的压力大小为mg，故D正确.
【答案】　D
7.如图5 5 14所示，质量均为m的甲、乙两同学，分别静止于水平地面的台秤P、Q上，他们用手分别竖直牵拉一只弹簧秤的两端，稳定后弹簧秤的示数为F，若弹簧秤的质量不计，下列说法正确的是(　　)
图5 5 14
A.甲同学处于超重状态，乙同学处于失重状态
B.台秤P的读数等于mg－F　
C.台秤Q的读数为mg－2F
D.两台秤的读数之和为2mg
【答案】　D
8.(多选)原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长的弹簧拉住的具有一定质量的物体A静止在地板上，如图5 5 15所示.现发现A突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此时升降机的运动情况可能是
(　　)
图5 5 15
A.加速上升
B.减速上升
C.加速下降
D.减速下降
【解析】　升降机匀速运动时，物体静止在地板上，说明物体受到的静摩擦力与弹簧的拉力平衡，即弹簧的拉力不大于最大静摩擦力，物体突然被拉动，说明拉力要大于最大静摩擦力，物体被拉动前，弹簧弹力是不变的，所以最大静摩擦力变小，其原因是物体与地板间的正压力减小了，物体处于失重状态，故应有向下的加速度，B、C对，A、D错.
【答案】　BC
9.(多选)如图5 5 16所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时，下列说法正确的是
(　　)
图5 5 16
A.匀速下滑时，M对地面的压力等于(M＋m)g
B.加速下滑时，M对地面的压力小于(M＋m)g
C.匀减速下滑时，M对地面的压力大于(M＋m)g
D.M对地面的压力始终等于(M＋m)g
【解析】　物体加速下滑时整个系统有竖直向下的加速度分量而出现失重现象，故B正确.物体匀减速下滑时系统存在竖直向上的加速度分量，处于超重状态，故C正确.匀速下滑时系统处于平衡状态，故A正确.
【答案】　ABC10.如图5 5 17所示，台秤上放置盛水的杯，杯底用细线系一木质小球，若细线突然断裂，则在小木球上浮到水面的过程中，台秤的示数将
(　　)
图5 5 17
A.变小
B.变大
C.不变
D.无法判断
【解析】　将容器和木球视为整体，整体受台秤竖直向上的支持力和竖直向下的重力.当细线被剪断后，其实际效果是：在木球向上加速运动的同时，木球上方与木球等体积的水球，将以同样大小的加速度向下加速流动，从而填补了木球占据的空间，由于ρ水>ρ木，水球的质量大于木球的质量，故木球和水组成系统的重心有向下的加速度，整个系统将处于失重状态，故台秤的示数将变小，正确答案为A.
【答案】　A
11.质量为60
kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列运动时，体重计的读数是多少？(g取10
m/s2)
(1)升降机匀速上升，其速度v＝2
m/s；
(2)升降机以2
m/s2的加速度匀加速上升；
(3)升降机以2
m/s2的加速度匀加速下降；
(4)升降机以2
m/s2的加速度匀减速下降.
【解析】　以升降机中的人为研究对象进行受力分析，如图所示：
(1)当升降机匀速上升时：N1－mg＝0，所以N1＝mg＝600
N，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即读数为600
N.
(2)当升降机以2
m/s2的加速度匀加速上升时，a的方向竖直向上，由牛顿第二定律得：N2－mg＝ma，所以N2＝m(g＋a)＝60×(10＋2)N＝720
N，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即读数为720
N(超重).
(3)当升降机以2
m/s2的加速度匀加速下降时，a的方向竖直向下，由牛顿第二定律得：mg－N3＝ma，所以N3＝m(g－a)＝60×(10－2)N＝480
N，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即读数为480
N(失重).
(4)当升降机以2
m/s2的加速度匀减速下降时，a的方向竖直向上，由牛顿第二定律得：N4－mg＝ma，所以N4＝m(g＋a)＝720
N，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即读数为720
N(超重).
【答案】　(1)600
N　(2)720
N　(3)480
N　(4)720
N
12.据报载，我国航天员张晓光的质量为63
kg(装备质量不计)，假设飞船以加速度8.6
m/s2竖直加速上升，g取9.8
m/s2.
(1)此时张晓光对座椅的压力多大？
(2)张晓光训练时承受的压力可达到8g，这表示什么意思？
(3)当飞船返回地面，减速下降时，张晓光应该有什么样的感觉？
【解析】　(1)对张晓光受力分析如图所示.
由牛顿第二定律F＝ma，得N－mg＝ma，即N＝mg＋ma＝m(g＋a)＝63×(9.8＋8.6)
N＝1
159.2
N.
由牛顿第三定律知，张晓光对座椅的压力和座椅对张晓光的支持力互为作用力与反作用力，
则N′＝N＝1
159.2
N.
(2)表示张晓光可承受大小为自身重力8倍的压力.
(3)当飞船减速下降时，飞船的加速度竖直向上，处于超重状态，张晓光应有超重的感觉.
【答案】　(1)1
159.2
N　(2)见解析　(3)见解析