山东省东营市胜利第三十九中学2020-2021学年鲁科版（2019）必修第一册：5.5超重与失重 课时作业（含解析）

5.5超重与失重 课时作业（含解析）
1．某跳水运动员在3m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，则下列说法中正确的是（ ）
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
2．直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示．设投放初速度为零．箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态．在箱子下落过程中．下列说法正确的是
A．箱内物体对箱子底部始终没有压力
B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大
C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”
3．从地面上以初速v0度竖直向上抛出一质量为m的球，若运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比关系，球运动的速率随时间变化规律如图所示，t1时刻到达最高点，再落回地面，落地时速率为v1，且落地前球已经做匀速运动．则下列说法正确的是（ ）
A．小球加速度在上升过程中逐渐增加，在下降过程中逐渐减小
B．小球上升过程中的平均速度大于
C．小球抛出瞬间的加速度最大，到达最高点的加速度最小
D．小球抛出瞬间的加速度大小为
4．下列说法正确的是
A．竖直上抛物体到达最高点时，速度为零，物体处于平衡状态
B．人站在电梯中随电梯一起运动时，当电梯减速下降时，电梯对人的支持力大于人的重力
C．跳水运动员踩压跳板弯曲到最低点时，运动员对跳板的压力由跳板发生形变而产生
D．惯性是由物体的速度和质量共同决定的
5．关于超重和失重的说法正确的是
A．物体处于超重时，其重力增大了
B．物体处于失重状态时，其重力减小了
C．物体处于完全失重时，其重力为零
D．不论物体超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力都是不变的
6．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，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示．当此车减速上坡时(仅考虑乘客与水平面之间的作用)，则乘客（ ）
A．受到向后（水平向左）的摩擦力作用 B．处于超重状态
C．不受摩擦力的作用 D．所受合力竖直向上
7．体育课上某同学做引体向上．他两手握紧单杠，双臂竖直，身体悬垂；接着用力上拉使下颚超过单杠(身体无摆动)；然后使身体下降，最终悬垂在单杠上．下列说法正确的是（ ）
A．在上升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力
B．在下降过程中单杠对人的作用力始终小于人的重力
C．若增大两手间的距离，最终悬垂时单臂的拉力变大
D．若增大两手间的距离，最终悬垂时单臂的拉力不变
8．如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大，这一现象表明（　　）
A．电梯一定是在上升 B．电梯一定是在下降
C．电梯的加速度方向一定是向上 D．乘客一定处于失重状态
9．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图所示。将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体，电梯静止时电流表示数为I0。当电梯做四种不同的运动时，电流表的示数分别如图a、b、c、d所示。下列说法中正确的是（　　）
A．a图表示电梯可能向下做匀加速直线运动
B．b图表示电梯可能向上做匀加速直线运动
C．c图表示电梯可能向上做匀加速直线运动
D．d图表示电梯可能向下做匀加速直线运动
10．如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N。在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10m/s2)(　 )
A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为12m/s2 B．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2
C．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2m/s2 D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为12m/s2
11．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，此时升降机的运动可能是（　　）
A．加速上升 B．减速上升 C．加速下降 D．减速下降
12．如图中的实线所示是某同学利用力传感器悬挂一砝码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况．由图可知A、B、C、D四段图线中砝码处于超重状态的为（　　）
A．A段 B．B段 C．C段 D．D段
13．某质量为50kg的同学站在电梯底板上，利用速度传感器和计算机研究电梯的运动情况，如图所示的v-t图象是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况（选向上为正方向，g=10m/s?）。根据图象提供的信息，可以判断下列说法中正确的是（　　）
A．在0~5s内，该同学对电梯底板的压力等于520N
B．在5s~10s内，该同学对电梯底板的压力等于0
C．在10s~20s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态
D．在20s~25s内，该同学对电梯底板的压力等于480N
14．关于超重和失重，下列说法中正确的是（　　）
A．做自由落体运动的物体处于超重状态
B．正在向上加速启动的电梯处于失重状态
C．做减速下降运动的物体处于超重状态
D．不论物体超重、失重，还是完全失重，其重力都是不变的
15．下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是（　　）
A．电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状态
B．在空中做自由落体运动的物体，处于完全失重状态
C．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，车上乘客处于超重状态
D．人站在地面上，当其由站立状态开始下蹲的瞬间，处于失重状态
16．可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏，如图所示，有一企鹅在倾角为 37°的倾斜冰面上，先以加速度 a=0.5m/s2 从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，t=8s 时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏（企鹅在滑动过程中姿势保持不变）．已知企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数 ?=0.25， sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度 g 取 10m/s2．求：
（1）企鹅向上“奔跑”的位移大小；
（2）企鹅在冰面向前滑动的加速度大小；
（3）企鹅退滑到出发点时的速度大小．（结果可用根式表示）
参考答案
1．C
【解析】
试题分析:人由C到B的过程中，重力不变，弹力一直减小，合力先减小，所以加速度减小，故A错误；人和踏板由C到B的过程中，弹力大于重力，加速度向上，人处于超重状态，从B到A的过程中，重力大于弹力，加速度向下，处于失重状态，故B错误，C正确；人在C点的速度为零，故D错误．
故选C．
考点：超重和失重
2．C
【解析】
箱子在下落过程中，受到的重力不变，由于空气阻力与速率平方成正比，所以在下落过程中，速率越来越大，阻力也越来越大，这样合力就越来越小，加速度越来越小，最后箱子会匀速运动．因为救灾物资和箱子一起运动，具有相同的速度和加速度，所以开始时物资和箱子间没有弹力，随着速度的增大，弹力增大，最后弹力等于重力大小．所以答案ABD错误．C正确．
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
AC.上升过程，受重力和阻力，合力向下，根据牛顿第二定律，有：f+mg=ma，解得；由于是减速上升，阻力逐渐减小，故加速度不断减小；
下降过程，受重力和阻力，根据牛顿第二定律，有：mg-f=ma′，解得：；由于速度变大，阻力变大，故加速度变小；即上升和下降过程，加速度一直在减小，跑出瞬间加速度最大，落回地面加速度最小；故A项错误，C项错误.
B.速度时间图象与时间轴包围的面积表示位移，如图所示：
从图象可以看出，位移小于阴影部分面积，而阴影部分面积是匀减速直线运动的位移，匀减速直线运动的平均速度等于，故小球上升过程的平均速度小于；故B错误.
D.空气阻力与其速率成正比，最终以v1匀速下降，有：mg=kv1；
小球抛出瞬间，有：
mg+kv0=ma0；
联立解得：；故D正确.
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
A.竖直上抛物体到达最高点时，速度为零，小球只受到重力一个力的作用，加速度不为零，不是平衡状态，故A错误；
B.人站在电梯中随电梯一起运动时，当电梯向下减速过程中，人的加速度的方向向上，电梯对人的支持力大于人的重力，故B正确；
C.跳水运动员踩压跳板使跳板弯曲到最低点时，运动员对跳板的压力是运动员发生形变而产生的，故C错误；
D.惯性大小只与质量有关，和物体的速度大小无关，故D错误．
5．D
【解析】
不论超重或失重甚至完全失重，物体所受重力是不变的．ABC错误；D正确．
【点睛】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称为超重，小于重力则称为失重，处于超重或失重状态时物体的质量或重力并不变．
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
AC．当减速上坡时，乘客加速度沿斜面向下，乘客有水平向左的分加速度，而静摩擦力必沿水平方向，所以受到向后（水平向左）的摩擦力作用，故A正确，C错误．
B．当减速上坡时，整体的加速度沿斜面向下，乘客具有向下的分加速度，所以根据牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，故B错误；
D．由于乘客加速度沿斜面向下，根据牛顿第二定律得所受力的合力沿斜面向下，故D错误．
7．C
【解析】
试题分析：在上升和下降过程中，人都是从静止开始，最终又回到静止状态，故上升时是先超重后失重，下降时是先失重后超重，而超重时是单杠对人的用力大于人的重力，失重时是单杠对人的作用力小于人的重力，故选项AB均错误；若增大两手间的距离，由于两手的合力等于人的重力，而重力不变，故两个分力的夹角越大，则需要分力也就越大，故选项C正确，D错误．
考点：超重与失重，力的合成．
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大，则有弹簧的弹力大于重力，电梯一定具有向上的加速度，由于示重大于实重，故乘客一定处于超重状态，电梯可能是加速上升，也可能是减速下降。
故选C。
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图a可知，电路中的电流与静止时相等，而且不变，由欧姆定律知压敏电阻的阻值不变，则电梯应处于平衡状态，故A错误；
B．由图b可知，电路中的电流均匀增大，压敏电阻的阻值是减小的，则压力增大，电梯可能做加速度变化的加速上升运动，故B错误；
C．由图c可知，电路中的电流为静止时的两倍，而且不变，由欧姆定律知压敏电阻的阻值减小且不变，则压力增大且不变，电梯可能做匀加速上升运动，故C正确；
D．由图d可知，电路中的电流均匀减小，其电阻是增大的，则压力变小，电梯可能做加速度变化的下降运动，故D错误。
故选C。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10N，知重物的重力等于10N，对重物有
解得
方向竖直向下，则电梯的加速度大小为2m/s2，方向竖直向下，电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，故C正确。
故选C。
11．BC
【解析】
【分析】
【详解】
当升降机静止时，地板给物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡，且该静摩擦力可能小于或等于最大静摩擦力．当升降机有向下的加速度（加速下降或减速上升）时，必然会减小物体对地板的正压力，也就减小了最大静摩擦力，这时的最大静摩擦力小于电梯静止时的静摩擦力，而弹簧的弹力又未改变，故只有在这种情况下A才可能被拉向右方，故BC正确，AD错误．
12．AD
【解析】
【分析】
【详解】
当物体对于接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度，合力也向上，由图可知，大于重力的地方为A、D两个部分，所以AD正确。
故选AD。
13．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．在0～5s内，从速度时间图象可知，电梯的加速度大小为
根据牛顿第二定律则有
可得
根据牛顿第三定律可得该同学对电梯底板的压力520N，故A正确；
B．在5s～10s内，速度时间图象为水平线，此时电梯在匀速运动，处于受力平衡状态，升降机对该同学的弹力等于重力，故B错误；
C．在10s～20s内，该同学匀减速上升，加速度方向竖直向下，该同学处于失重状态，故C正确；
D．在20s～25s内，，从速度时间图象可知，电梯的加速度大小为
根据牛顿第二定律则有
可得
根据牛顿第三定律可得该同学对电梯底板的压力490N，故D错误；
故选AC。
14．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．做自由落体运动的物体加速度为向下的g，处于失重状态，选项A错误；
B．正在向上加速启动的电梯，加速度向上，则处于超重状态，选项B错误；
C．做减速下降运动的物体，加速度向上，处于超重状态，选项C正确；
D．不论物体超重、失重，还是完全失重，其重力都是不变的，选项D正确。
故选CD。
15．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．电梯正在减速上升，加速度向下，则在电梯中的乘客处于失重状态，选项A错误；
B．在空中做自由落体运动的物体，加速度为向下的g，处于完全失重状态，选项B正确；
C．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，竖直方向加速度为零，则车上乘客既不超重也不失重，选项C错误；
D．人站在地面上，当其由站立状态开始下蹲的瞬间，加速度向下，则处于失重状态，选项D正确。
故选BD。
16．(1) (2) (3)
【解析】
【分析】企鹅向上“奔跑”做匀加速运动，由运动学公式求出企鹅向上“奔跑”的位移大小；根据牛顿第二定律求出企鹅在冰面滑动的加速度大小，结合运动学公式求出企鹅退滑到出发点时的速度大小；
解：（1）“奔跑”过程
（2）上滑过程：
下滑过程
（3）上滑位移，
退滑到出发点的速度，
解得