2019版新教材物理人教版必修第一册作业：第4章 第6节　超重和失重 Word版含解析

第4章 第6节　超重和失重
1．(多选)关于超重和失重的下列说法中，正确的是(　　)
A．超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减少了
B．物体做自由落体运动时处于完全失重状态，做自由落体运动的物体也受重力作用
C．物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态
D．物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化
答案　BD
解析　所谓超重是指物体对支持物的压力或者对悬挂物的拉力大于物体的重力，失重是指物体对支持物的压力或者对悬挂物的拉力小于物体的重力，而物体的重力没有变化，故A错误；物体做自由落体运动时只受重力，处于完全失重状态，故B正确；根据牛顿第二定律得知，物体具有向上的加速度时处于超重状态，物体具有向下的加速度时处于失重状态，故C错误；物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且没有变化，故D正确。
2．某跳水运动员在3 m长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法正确的是(　　)
A．人和踏板由C到B的过程中，人向上做匀加速运动
B．人和踏板由C到A的过程中，人处于超重状态
C．人和踏板由C到A的过程中，先超重后失重
D．人在C点具有最大速度
答案　C
解析　在B点，重力等于弹力，在C点速度为零，弹力大于重力，所以从C到B过程中合力向上，做加速运动，但是由于从C到B过程中踏板的形变量在减小，弹力在减小，所以合力在减小，故做加速度减小的加速运动，加速度向上，处于超重状态，故A、D错误；从B到A过程中重力大于弹力，所以合力向下，加速度向下，速度向上，所以做减速运动，处于失重状态，故B错误，C正确。
3．在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内(　　)
A．晓敏同学所受的重力变小了
B．晓敏同学对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力
C．电梯一定在竖直向下运动
D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下
答案　D
解析　体重计示数变小，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏的重力没有改变，故A错误；晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故B错误；以竖直向下为正方向，有mg－F＝ma，即50g－40g＝50a，解得a＝，加速度方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，故C错误，D正确。
4．图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心。图乙是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图线。两图中a～g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。取重力加速度g＝10 m/s2。根据图像分析可知(　　)
A．人的重力为1500 N
B．c点位置人处于超重状态
C．e点位置人处于失重状态
D．d点的加速度小于f点的加速度
答案　B
解析　开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力是500 N，根据牛顿第三定律和力的平衡条件可知，人的重力也是500 N，A错误；c点时人对传感器的压力大于其重力，处于超重状态，B正确；e点时人对传感器的压力大于其重力，处于超重状态，C错误；人在d点的加速度大小：a1＝＝ m/s2＝20 m/s2，人在f点的加速度大小：a2＝＝ m/s2＝10 m/s2，可知d点的加速度大于f点的加速度，D错误。
5．(多选)在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙所示，根据图像分析得出的结论中正确的是(　　)
A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态
B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态
C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层
D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层
答案　BC
解析　从F-t图像可以看出，0～t1，F＝mg，电梯可能处于静止状态或匀速运动状态；t1～t2，F>mg，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，可能加速向上运动或减速向下运动；t2～t3，F＝mg，可能静止或匀速运动；t3～t4，F6．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650 N，除此以外，还可以得到的信息是(　　)
A．1 s时人处在下蹲的最低点
B．2 s时人处于下蹲静止状态
C．该同学做了2次下蹲—起立的动作
D．下蹲过程中人始终处于失重状态
答案　B
解析　人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降，失重，达到一个最大速度后，再减速下降，超重，即先失重再超重，到达最低点后处于平衡状态，由图可知，t＝1 s时，人仍然在加速下降，t＝2 s时，人处在下蹲静止状态，故A、D错误，B正确；人下蹲动作对应先失重再超重，同理，起立对应先超重再失重，对应题中的力—时间图像可知，该同学做了一次下蹲—起立的动作，C错误。
7．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，如图所示，乘客的座椅能随着道路坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平。当此车加速上坡时，关于盘腿坐在座椅上的一位乘客，下列说法正确的是(　　)
A．受到水平向右的摩擦力作用
B．不受摩擦力的作用
C．处于失重状态
D．所受力的合力竖直向上
答案　A
解析　当此车加速上坡时，整体的加速度沿斜面向上，故乘客加速度沿斜面向上。对乘客进行受力分析，乘客受重力、支持力，由于乘客有水平向右的分加速度，所以受到向前(水平向右)的摩擦力作用，故A正确，B错误；当此车加速上坡时，整体的加速度沿斜面向上，乘客具有向上的分加速度，所以根据牛顿运动定律可知乘客处于超重状态，故C错误；因为加速度方向沿斜面向上，可知乘客所受的合力沿斜面向上，故D错误。
8．某大型游乐场内，有一种能使人体验超重、失重感觉的大型娱乐设施。该设施用电梯将乘坐有十多人的座舱悬停在几十米的高空处，然后让座舱从高空自由落下(此时座舱受到的阻力极小，可忽略)，当落至一定位置时，良好的制动系统开始工作，使座舱落至地面时刚好停止。假设座舱开始下落时的高度为80 m，当下落至距地面30 m时，开始对座舱进行制动，并认为座舱的制动过程是匀减速运动。
(1)当座舱从开始下落了20 m时，质量是60 kg的人对座舱的压力为多大？试说明理由。
(2)当座舱下落到距离地面10 m位置时，人对座舱的压力与人所受到的重力之比是多少？(g取10 m/s2)
答案　(1)见解析　(2)8∶3
解析　设座舱距地面30 m时速度为v，
h1＝50 m，h2＝30 m。
(1)开始自由下落过程人和座舱只受重力，此时a＝g
由牛顿第二定律得mg－FN1＝ma，则FN1＝0，
根据牛顿第三定律，此时人对座舱的压力为0。
(2) 开始自由下落的阶段，由运动学公式得
v2＝2gh1①
制动减速阶段人的受力如图所示，
由运动学公式得v2＝2a′h2②
由牛顿第二定律得FN2－mg＝ma′③
由①②得a′＝g④
由③④得FN2＝mg。
根据牛顿第三定律，人对座舱的压力
FN2′＝FN2＝mg，
则人对座舱的压力与人所受到的重力之比是8∶3。