高中物理教科版必修一 作业 第三章 第6节　超重与失重 Word版含解析

[A组　素养达标]
1．关于超重和失重，下列说法中正确的是(　　)
A．超重就是物体所受的重力增加了
B．失重就是物体所受的重力减少了
C．完全失重就是物体一点重力都没有了
D．不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的
解析：超重、失重现象中物体所受的重力并没有改变，变化的是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)．
答案：D
2．(多选)某同学乘坐电梯时，突然感到背上的背包变轻了，这一现象表明(　　)
A．电梯可能在上升
B．该同学处于失重状态
C．电梯的加速度方向向上
D．该同学对电梯地板的压力大于地板对该同学的支持力
解析：突然感到背上的背包变轻了，所以人和物体处于失重状态，则电梯的加速度的方向向下，电梯可能向下加速运动，也可能向上减速运动，故A、B正确，C错误；该同学对电梯地板的压力和地板对该同学的支持力是作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，故D错误．
答案：AB
3．几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度大小，他们将体重计放在电梯中．一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层，并用照相机进行了记录，如图所示，图1为电梯启动前，图2至图5中箭头方向表示电梯运动方向，下列说法中正确的是(　　)
A．图2表示电梯向上减速
B．图3 表示电梯向上加速
C．图4表示电梯向下减速
D．根据图1和图5可估测出图5中电梯的加速度
解析：图2示数大于静止时体重计的示数，所以电梯是向上加速，故A错误；图3示数小于静止时体重计的示数，根据牛顿第二定律得这位同学加速度方向向下，处于失重状态，电梯向上减速，故B错误；图4示数小于静止时体重计的示数，所以电梯在向下加速运动，故C错误；根据图1示数可以求出同学的质量，根据图5示数运用牛顿第二定律可以求出图5中电梯的加速度，故D正确．
答案：D
4．下列几种情况中，升降机绳索拉力最大的是(　　)
A．以很大的速度匀速上升
B．以很小的速度匀速下降
C．上升时以很大的加速度减速
D．下降时以很大的加速度减速
解析：当物体处于超重状态时绳索拉力最大，与速度大小无关，故A、B均错；上升时以很大的加速度减速是失重状态，故C错；下降时以很大的加速度减速，加速度向上，是超重状态，故D选项正确．
答案：D
5．(多选)人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中人和物体都处于完全失重状态，这种状态下，不能做的实验是(　　)
A．液体的对流实验
B．用弹簧测力计测拉力
C．用托里拆利管测舱内的气压
D．用天平测物体的质量
解析：在太空舱内处于完全失重状态，所以任何物体将不再对它的支持面有压力和对悬挂它的物体有拉力．所以，弹簧测力计不能用来测物体重力，但是仍可以用来测拉力．天平不能测物体的质量；托里拆利管不能测气压；密度大的液体将不能下沉，密度小的部分也不能上浮，所以对流实验也不能进行．
答案：ACD
6．(多选)原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示．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(　　)
A．加速上升　　　　 B．减速上升
C．加速下降 D．减速下降
解析：当升降机匀速运动时，地板对物体施加的静摩擦力与弹簧的弹力平衡，且该静摩擦力小于或等于最大静摩擦力．当升降机有向下的加速度时，物体对地板的正压力必然会减小，则物体与地板之间的最大静摩擦力也会减小，而弹簧的弹力并未改变，故在这种情况下A将被拉向右方．B、C两选项中电梯的加速度是向下的，符合题意．
答案：BC
7．一质量为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：人在电梯中受重力mg和电梯对他的支持力N的作用，因为加速度向上，根据牛顿第二定律得N－mg＝m·g，得N＝mg，由牛顿第三定律知人对电梯底部的压力大小为mg，故选项D正确．
答案：D
8．(多选)质量为m的人站在升降机里，如果升降机的加速度的绝对值为a，升降机底板对人的支持力N＝mg＋ma，则可能的情况是(　　)
A．升降机以加速度a向下加速运动
B．升降机以加速度a向上加速运动
C．在向上运动中，以加速度a制动
D．在向下运动中，以加速度a制动
解析：升降机对人的支持力N＝mg＋ma，故升降机处于超重状态，具有向上的加速度，而选项A、C中加速度均向下，即处于失重状态，故正确选项为B、D.
答案：BD
9．小明用台秤研究人在升降电梯中的超重与失重现象．他在地面上用台秤称得其体重为500 N，再将台秤移至电梯内称其体重，电梯从t＝0时由静止开始运动，到t＝11 s时停止运动，得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示，取g＝10 m/s2.
(1)计算小明在0～2 s内的加速度大小a1，并判断在这段时间内小明处于超重还是失重状态；
(2)求在10～11 s内台秤的示数F3；
(3)求小明运动的总位移x.
解析：(1)由题图可知，在0～2 s内，台秤对小明的支持力F1＝450 N
根据牛顿第二定律有
mg－F1＝ma1
解得a1＝1 m/s2
因为支持力小于重力，所以小明处于失重状态．
(2)设在10～11 s内小明的加速度为a3，时间t3＝1 s,0～2 s的时间t1＝2 s，则有a1t1＝a3t3
解得a3＝2 m/s2
根据牛顿第二定律有F3－mg＝ma3
解得F3＝600 N
(3)0～2 s内的位移为x1＝a1t＝2 m
2～10 s内的位移为x2＝a1t1t2＝16 m
10～11 s内的位移x3＝a3t＝1 m
故小明运动的总位移为x＝x1＋x2＋x3＝19 m.
答案：(1)1 m/s2　失重　(2)600 N　(3)19 m
[B组　素养提升]
10．如图所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时，下列说法不正确的是(　　)
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：D
11．如图所示，台秤上放置盛水的杯子，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 (　　)
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
12．某人在地面上最多能举起60 kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起80 kg的物体．求：
(1)此电梯的加速度多大？
(2)若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？(g取10 m/s2)
解析：(1)站在地面上的人，最大举力为
F＝m1g＝60×10 N＝600 N.
在加速下降的电梯内，人的最大举力F仍为600 N，由牛顿第二定律得m2g－F＝m2a，
所以加速度a＝g－＝(10－)m/s2＝2.5 m/s2.
(2)在加速上升的电梯里，人的举力不变，同理得
F－m3g＝m3a，
所以m3＝＝ kg＝48 kg.
答案：(1)2.5 m/s2　(2)48 kg
[C组　学霸冲刺]
13．某同学设计了一个测量长距离电动扶梯加速度的实验，实验装置如图1所示，将一电子健康秤置于水平的扶梯台阶上，实验员站在健康秤上相对健康秤静止．使电动扶梯由静止开始斜向上运动，整个运动过
程可分为三个阶段，先加速、再匀速、最终减速停下，已知电动扶梯与水平方向夹角为37°，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，某次测量的三个阶段中电子健康秤的示数F随时间t的变化关系，如图2所示．
(1)画出加速过程中实验员的受力示意图；
(2)求该次测量中实验员的质量m；
(3)求该次测量中电动扶梯加速过程的加速度大小a1和减速过程的加速度大小a2.
解析：(1)对实验员受力分析，画出示意图如图：
(2)3～6 s电梯匀速运动，实验员受力平衡
F＝mg＝600 N，
得：m＝60 kg.
(3)加速阶段，对竖直方向，根据牛顿第二定律F－mg＝ma1sin 37°
得：a1≈0.56 m/s2.
同理减速时，根据牛顿第二定律mg－F′＝ma2sin 37°
a2≈0.42 m/s2.
答案：(1)图见解析　(2)60 kg　(3)0.56 m/s2　0.42 m/s2