山东省东平高级中学2020-2021学年鲁科版（2019）必修第一册：5.5超重与失重 巩固练习（含解析）

5.5超重与失重
巩固练习（含解析）
1．如图所示，体量为G的某同学站在在电梯里的一台体重计上，当电梯加速上升时，体重计的示数（　　）
A．为零
B．小于G
C．等于G
D．大于G
2．利用传感器和计算机可以测量快速变化的力的瞬时值，图乙所示是用这种方法获得的图甲中弹性细绳的拉力F随时间t变化的图线，实验时把小球举到悬点O处，然后放手让小球自由落下（同时开始计时），由图线所提供的信息可以判断（　　）
A．绳子的最大长度为
B．时间内小球处于失重状态
C．t2时刻小球处于超重状态
D．t2时刻小球处于完全失重状态，小球不受任何力的作用
3．某同学乘电梯下楼，电梯向下启动时，他有一种“飘飘然”的感觉，这是因为（　　）
A．他受到的重力变小了
B．他受到的重力变大了
C．他处于失重状态
D．他处于超重状态
4．如图所示，小球从高处下落到正下方竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中（弹簧一直保持竖直），下列说法中正确的是（
）
A．小球受到的弹力先增大后减小
B．小球的速度一直在减小
C．小球的加速度先减小后增大
D．小球一直处于失重状态
5．物体受到共点力的作用，下列说法中正确的是（
）
A．速度在某一时刻等于0的物体一定处于平衡状态
B．相对于另一物体保持静止的物体一定处于平衡状态
C．物体所受合力为0时，一定处于平衡状态
D．物体做匀加速直线运动时，一定处于平衡状态
6．若货物随升降机运动的图像如图所示（竖直向上为正），则货物受到升降机的支持力与时间关系的图像可能是
A．
B．
C．
D．
7．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50kg，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，在这段时间内下列说法中正确的是(　　)
A．晓敏同学所受的重力变小了
B．晓敏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
8．下列关于超重和失重的说法中，正确的是（
）
A．物体处于超重状态时，其重力增加了
B．物体处于完全失重状态时，其重力为零
C．物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了
D．物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化
9．一物体放在光滑水平面上，初速为零，先对物体施加一向东的恒力F，历时1s，随即把此力改为向西，大小不变，历时1s；，接着又把此力改为向东，大小不变，历时1s；如此反复，只改变力的方向，共历时1min，之后撤去该力．在此1min内
A．物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末静止于初始位置之东
B．物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末静止于初始位置
C．物体时而向东运动，时而向西运动，在1min未继续向东运动
D．物体一直向东运动，从不向西运动，在1min末静止于初始位置之东
10．如图1所示，O为水平直线MN上的一点，质量为m的小球在O点的左方时受到水平恒力F1作用，运动到O点的右方时，同时还受到水平恒力F2的作用，设质点从图示位置由静止开始运动，其v-t图象如图2所示，在0-t4时间内，下列说法正确的是（
）
A．质点在O点右方运动的时间为t4-2t1
B．质点在O点的左方加速度大小为
C．
F2的大小为
D．质点在0-t4这段时间内的最大位移为
11．游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，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，游客是处在失重状态
B．当升降机减速下降时，游客是处在超重状态
C．当升降机减速上升时，游客是处在失重状态
D．当升降机加速下降时，游客是处在超重状态
12．如图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，则（　　）
A．小球一直做减速运动
B．小球所受的弹簧弹力等于重力时，小球速度最大
C．小球一直处于超重状态
D．小球处于先失重后超重状态
13．以下是必修１课本中四幅插图，关于这四幅插图下列说法正确的是（
）
A．甲图中学生从如图姿势起立到直立站于体重计的过程中，体重计示数先减少后增加
B．乙图中运动员推开冰壶后，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变
C．丙图中赛车的质量不很大，却安装着强大的发动机，可以获得很大的加速度
D．丁图中高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，来减小车辆重力沿桥面方向的分力，保证行车方便与安全
14．跳高运动员从地面跳起，在这一过程中，地面对运动员的支持力（　　）
A．大于运动员对地面的压力
B．等于运动员对地面的压力
C．大于运动员受到的重力
D．等于运动员受到的重力
15．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．1s时人处在下蹲的最低点
B．2s时人处于下蹲静止状态
C．0.8s－1.7s在做下蹲的动作
D．下蹲过程中人始终处于失重状态
16．跳伞运动员做低空跳伞表演，他离开飞机后先做自由落体运动，当速度达到50m/s,开降落伞，伞张开后运动员就以5m/s2的加速度做匀减速运动，到达地面时速度为5m/s
，求：
(1)运动员做自由落体运动的时间；
(2)运动员自由下落的高度；
(3)运动员做匀减速运动的时间．
参考答案
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意可以知该同学加速度向上，处于超重状态，由牛顿第二定律有：体重计示数为
故D正确，ABC错误。
故选D。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．如果小球在内全程自由落体运动，则
但由于小球受到拉力后加速度减小，绳子最大长度小于，故A错误；
B．时间内，当时，合外力和加速度向上，小球处于超重状态；当时，合外力和加速度向下，小球处于失重状态，故B错误；
CD．从时刻开始，拉力逐渐增大，未到时刻重力与拉力相等，随着小球继续下降，拉力大于重力，时刻向上的拉力大于重力，小球处于超重状态，故C正确，D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
电梯向下启动时，有向下的加速度，此时人受到的支持力小于人的重力的大小，所以人处于失重状态，但是人的重力并没变，只是对电梯的压力变小了，故C正确，ABD错误。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．弹簧的压缩量不断变大，故弹簧的弹力不断变大，故A错误；
BCD．小球开始下落时，只受重力作用做加速运动，当和弹簧接触时，受到弹簧弹力作用，开始时弹簧压缩量小，因此重力大于弹力，此时：
mg-kx=ma
随着弹簧压缩量的增加，弹力增大，加速度减小，但是物体仍加速运动，当mg=kx时，速度最大，然后弹簧继续被压缩，当mg=kx时，加速度等于零，速度最大，物体继续向下运动，弹簧继续被压缩，弹力大于重力，物体开始减速运动，所以整个过程中物体先加速后减速运动，加速度先减小后增大，小球先处于失重状态后处于超重状态，故BD错误，C正确．
故选C．
【点睛】
下落过程中正确对小球进行受力分析，然后根据牛顿第二定律即可判断其加速度的变化情况，然后进一步判断速度变化情况．
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
AC.
物体受到共点力的作用，当所受合力为0时，一定处于平衡状态，速度为零时，不一定受力为零，如竖直上抛运动的最高点，速度为零，但不是平衡状态，故A错误C正确．
B.
如果另一物体处于非平衡态，则相对于另一物体保持静止的物体一定处于非平衡状态，故B错误．
D.
处于匀加速运动的物体，存在加速度，根据牛顿第二定律可知，合力不为零，一定处于非平衡状态，故D错误．
6．B
【解析】
由图知：过程①为向下匀加速直线运动（加速度向下，失重，）；过程②为向下匀速直线（平衡，）；过程③为向下匀减速直线运动（加速度向上，超重，）；过程④为向上匀加速直线运动（加速度向上，超重，）；过程⑤为向上匀速直线运动（平衡，）；过程⑥为向上匀减速直线运动（加速度向下，失重，）；综合各个过程可知B选项正确．
【考点定位】图像、超重与失重、牛顿第二定律．
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．体重计示数是40kg，示数小于体重，说明晓敏对体重计的压力小于重力，并不是体重变小。故A错误；
B．晓敏对体重计的压力和体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，故B错误；
C．电梯做向上的减速运动也会是失重状态，示数小于其重力。故C错误；
D．以人为研究对象
mg-FN=ma
求得：
方向竖直向下，选项D正确；
故选D。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
重力
与质量和重力加速度有关，而质量是物体的固有属性，不会改变；同一位置处的重力加速度不会改变所以物体的重力不会因为超重和失重而发生变化，故D正确。
故选D。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
物体在光滑的水平面上静止，当施加向东的恒力时，物体水平方向上只受一个恒力F作用，恒力改变了物体的运动状态，物体进行匀加速直线运动．1s后当施加一个向西的恒力作用，恒力改变了物体的运动状态，物体向东匀减速直线运动，因为力大小未变，所以1s后物体处于静止状态．物体在2s内进行一个循环，一直向东加速，减速，静止，静止是在物体原位置的东侧，1min之后物体正好进行了30个循环，物体处于静止状态，在原位置的东侧．
A.
描述与分析结论不符，故A错误．
B.
描述与分析结论不符，故B错误．
C.
描述与分析结论不符，故C错误．
D.
描述与分析结论相符，故D正确．
10．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A.在0-t1时间内，小球在O的左方向向右做匀加速运动；在t1-t2时间内小球在O的右方向右做匀减速直线运动，在t2-t3时间内小球在O的右方向左做匀加速直线运动，根据运动过程的对称性得知，小球在O的右方运动的时间为t3-t1=t4-2t1，故A正确；
B.图中0-t1与t3-t4两段时间内小球在O的左方运动，根据图线的斜率等于加速度得：物体在O的左方加速度为
，
故B正确；
C.在t1-t3时间内，小球的加速度大小为
，
根据牛顿第二定律得：
F2-F1=ma′，
得到
F2=F1+ma′=F1+
，
故C错误；
D.小球在t=0到t=t4这段时间内在t2时刻离M点最远，最大位移为
，
故D正确．
11．BC
【解析】
【分析】
【详解】
当升降机加速上升时，乘客有向上的加速度，是由重力与升降机对乘客支持力的合力产生的．此时升降机对乘客的支持力大于乘客的重力，所以处于超重状态．A错误．当升降机减速下降时，具有向上的加速度，同理此时乘客也处于超重状态．B正确．当升降机减速上升时，具有向下的加速度，是由重力与升降机对乘客支持力的合力产生的，所以升降机对乘客的支持力小于乘客的重力．此时失重．C正确．当升降机加速下降时，也具有向下的加速度，同理可得此时处于失重状态，D错误．
易错提醒：对超重失重的原因不明，错误认为加速运动就超重而减速运动失重而错选D．
备考提示：超重与失重的理解是解决本题的关键．超重和失重并不是重力发生的变化，而是测得的支持力发生了变化，大于实际重力或小于实际重力．对于物体此时在竖直方向受力不再平衡，一定产生加速度，加速度的方向向上时，支持力大于重力，超重，加速度的方向向下时，支持力小于重力，失重．从物体的运动情况判断加速度的方向．对于加速度方向的判断，可以根据速度的大小变化．当速度增大时，加速度的方向与速度方向相同，当速度大小减小时，加速度的方向与速度方向相反．
12．BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．开始于弹簧接触时，压缩量很小，因此弹簧对小球向上的弹力小于向下重力，此时合外力大小
方向向下，随着压缩量的增加，弹力增大，故合外力减小，当
时，合外力为零，此时速度最大；此后小球由于惯性物体继续向下运动，此时合外力大小为
方向向上，物体减速，随着压缩量增大，物体合外力增大，当速度为零时，合外力最大，故整个过程中物体合力先减小后增大，速度先增大后减小，故A错误，B正确；
CD．由于小球先向下加速后向下减速，故加速度先向下，后向上，故小球先失重后超重，故C错误，D正确。
故选BD。
13．BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A．甲图中学生先向上加速后减速，最后静止，先超重后失重，体重计的示数先增加后减少，A错误；
B．乙图中冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动B正确；
C．丙图中赛车的质量不很大，却安装着强大的发动机，根据牛顿第二定律可知可以获得很大的加速度C正确；
D．丁图中高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，来减小车辆重力沿桥面方向的分力，保证行车方便与安全D正确。
故选BCD。
14．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．地面对运动员的支持力和运动员对地面的压力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A错误，B正确；
CD．运动员受到重力和支持力，两个力的合力向上，所以地面对运动员的支持力大于运动员的重力，故C正确，D错误。
故选BC。
15．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AD．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，到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重，到达最低点后处于平衡状态，由图可知，t=1s时失重人仍然加速下降，故AD错误；
B．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，到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重，到达最低点后处于平衡状态，所以在t=2s时刻人处于下蹲静止状态，故B正确；
C．由图像可知，0.8s－1.7s内先失重后超重，即人先加速下降失重，再减速下降超重，故C正确。
故选BC。
16．(1)5s(2)125m(3)9s
【解析】
【分析】
【详解】
(1)
设自由落体运动所用时间是t1，由自由落体运动规律得，由
解得：
(2)
运动员自由下落的高度
解得：
(3)
设运动员做匀减速运动的t2，则