山东省古交市第二高级中学2020-2021学年鲁科版（2019）必修第一册：5.5超重与失重 配套练习（含解析）

5.5超重与失重 配套练习（含解析）
1．如图所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动．下列各种情况中，体重计的示数最大的是（ ）
A．电梯匀减速上升，加速度的大小为 1.0m/s2
B．电梯匀加速上升，加速度的大小为 1.0m/s2
C．电梯匀减速下降，加速度的大小为1.5m/s2
D．电梯匀加速下降，加速度的大小为1.5m/s2
2．如图所示给滑块一初速度v0使它沿倾角30°的光滑斜面向上做匀减速运动，若重力加速度为g，则当滑块速度大小减为时，滑块运动的时间可能是
A． B．
C． D．
3．下列关于四项运动的解释，说法正确的是（　）
A．举重运动员在举铃过头停在最高点时，铃处于超重状态
B．跳高运动员在越杆时处于平衡状态
C．蹦床运动员在空中上升到最高点时处于完全失重状态
D．跳远运动员助跑是为了增加自己的惯性，以便跳得更远
4．银川绿地中心双子塔项目位于银川阅海湾中央商务区中轴位置，高度301m，建成后将成为西北地区最高双子塔。据说，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图所示。则下列相关说法正确的是（　　）
A．t＝4.5s时，电梯处于失重状态 B．5~55s时间内，绳索拉力最小
C．t＝59.5s时，电梯处于超重状态 D．t＝60s时，电梯速度恰好为零
5．金属小桶侧面有一小孔A，当桶内盛水时，水会从小孔A中流出．如果让装满水的小桶自由下落，不计空气阻力，则在小桶自由下落过程中（ ）

A．水继续以相同的速度从小孔中喷出
B．水不再从小孔喷出
C．水将以更大的速度喷出
D．水将以较小的速度喷出
6．下列关于超重、失重现象的说法正确的是（　　）
A．汽车驶过拱形桥顶端时处于失重状态，此时质量没变，重力减小了
B．荡秋千的小孩通过最低点时处于失重状态，此时拉力小于重力
C．宇航员在飞船内处于完全失重状态，而正在进行太空行走的宇航员在飞船外则处于平衡状态
D．电梯加速上升时，电梯中的人处于超重状态，受到的支持力大于重力
7．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg。电梯在运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示。在这段时间内下列正确的是( )
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等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．如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为；B为铁块，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于点O，当电磁铁通电时，铁块被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为（　　）
A． B．
C． D．
9．匀速运动的升降机内，物体静止在底板上，与物体相连的弹簧处于伸长状态，现发现物体突然被弹簧拉向右方，由此可以判断，此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
10．汽车以大小相等速度通过凹凸不平的路面时，下列判断正确的是
A．汽车经过A，B两点时对路面压力值均等于车的重力
B．汽车通过B点对路面压力值小于汽车的重力
C．汽车经过A处于失重状态
D．汽车通过A点时容易爆胎，所以汽车要低速通过凹处
11．如图所示，小明在做双脚跳台阶的健身运动，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是( )
A．小明在空中上升过程处于超重状态
B．小明在空中下降过程中处于失重状态
C．小明向上起跳脱离地面前处于超重状态
D．小明落地后下降过程处于失重状态
12．一兴趣小组做了一次实验，实验时让某同学从桌子上跳下，自由下落H后双脚触地，他顺势弯曲双腿，他的重心又下降了h后停住，利用传感器和计算机显示该同学受到地面的支持力F随时间变化的图象如图所示.根据图象提供的信息，以下判断正确的是
A．在0至t2时间内该同学处于失重状态
B．t2时刻该同学的加速度为零
C．t3时刻该同学的速度达到最大
D．在t3至t4时间内该同学处于超重状态
13．在升降机内，一人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了20%，则下列判断可能正确的是(g取10 m/s2)(　　)
A．升降机以8 m/s2的加速度加速上升
B．升降机以2 m/s2的加速度加速下降
C．升降机以2 m/s2的加速度减速上升
D．升降机以8 m/s2的加速度减速下降
14．水平地面上质量为1kg的物块受到水平拉力F1、F2的作用，F1、F2随时间的变化如图所示，已知物块在前2s内以4m/s的速度做匀速直线运动，取g=10m/s2，则
A．物块与地面的动摩擦因数为 B．3s末物块受到的摩擦力大小为3N
C．4s末物块受到的摩擦力大小为1N D．5s末物块的加速度大小为
15．在升降机里，一个小球系于弹簧下端，如图所示，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，则升降机运动情况可能是（ ）
A．以1m/s2的加速度加速下降 B．以4.9m/s2的加速度减速上升
C．以1m/s2的加速度加速上升 D．以4.9m/s2的加速度加速下降
16．如图所示质量为的木板长，静止放在光滑的水平地面上，其右端静置一质量为的小滑块（可视为质点），小滑块与木板间的动摩擦因数，今用水平力向右拉木板，要使小滑块从木板上掉下来，力F作用的时间至少要多长？（不计空气阻力，g取）
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．电梯减速上升，加速度向下，由牛顿第二定律
mg﹣F=ma
解得
F=m（g﹣a）=9m
B．电梯匀加速上升，加速度向上，由牛顿第二定律
F﹣mg=ma
解得
F=m（g+a）=11m
C．电梯匀减速下降，加速度向上，由牛顿第二定律
F﹣mg=ma
解得
F=m（g+a）=11.5m
D．电梯匀加速下降，加速度向下，由牛顿第二定律
mg﹣F=ma
解得
F=m（g﹣a）=8.5m
故示数最大的情况为C；
故选C。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
物体运动的加速度为，方向沿斜面向下 ，若速度变为向上的，则所用时间为 ，若速度变为向下的，则所用时间为 ，故C正确，ABD错误
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．举重运动员在举铃过头停在最高点时，铃处于静止状态，受力平衡，故A错误；
B．平衡状态指的是物体处于静止或者是匀速直线运动状态，跳高运动员在越杆时，受到重力的作用，不是受力平衡状态，故B错误；
C．蹦床运动员在空中上升到最高点时只受到重力的作用，加速度为重力加速度，处于完全失重状态，故C正确；
D．惯性的大小只与物体的质量有关，跳远运动员助跑不是在增加自己的惯性，故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．利用a－t图像可判断：t＝4.5s时，电梯有向上的加速度，电梯处于超重状态，则选项A错误；
BC．0~5s时间内，电梯处于超重状态，拉力>重力；5~55s时间内，电梯处于匀速上升过程，拉力＝重力；55~60s时间内，电梯处于失重状态，拉力<重力；综上所述，选项B、C错误；
D．因a－t图线与t轴所围的“面积”代表速度改变量，而图中横轴上方的“面积”与横轴下方的“面积”相等，则电梯的速度在t＝60s时为零，选项D正确。
故选D。
5．B
【解析】
试题分析：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，加速度为g；当物体以加速度g竖直下落时，物体处于完全失重状态．
解：水桶自由下落，处于完全失重状态，故其中的水也处于完全失重状态，对容器壁无压力，故水不会流出；
故选B．
【点评】本题关键明确水处于完全失重状态，对容器壁无压力；也可以假设水对容器壁的力为F，然后根据牛顿第二定律列式求出F=0．
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A、汽车驶过拱形桥顶端时有竖直向下的加速度，处于失重状态，此时质量没变，重力不变，故A错误；
B、荡秋千时秋千摆到最低位置时，加速度方向向上，故人处于超重状态，故B错误；
C、无论宇航员在舱内或是在舱外，都随着飞船一起做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，所以不是处于平衡状态，故C错误；
D、电梯加速上升时，加速度向上，处在电梯中的人处于超重状态，受到的支持力大于重力，故D正确；
故选D．
【点睛】
物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，物体处于超重状态，有向上的加速度；物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，物体处于失重状态，有向下的加速度．
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图知体重计示数40kg，示数小于真实体重，说明压力小于重力，失重并不是体重变小，故A错误。
B.晓敏同学对体重计的压力和体重计对晓敏的支持力是相互作用力，二者大小相等且方向相反，故B错误。
C.失重表明加速度方向向下，但是速度可能向上可能向下，因此C错误。
D.对晓敏同学由牛顿第二定律知
mg-FN=ma
因此
a＝g/5
方向竖直向下。故D正确。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
当电磁铁通电前，绳的拉力为，当电磁铁通电后，铁块被吸引上升，做变加速运动，且越靠近电磁铁，吸力越大，加速度越大。对A、B、C组成的系统，当铁块加速上升时，系统整体的重心加速上移，系统处于超重状态，故轻绳的拉力大于。
故选D。
9．BC
【解析】
【分析】
【详解】
匀速运动的升降机内物体所受弹簧弹力等于地板对的静摩擦力，若发现被拉向右方，说明摩擦力小于弹力，而动摩因数不变，说明地板与间正压力变小，是失重状态的现象，故升降机应该是减速上升或加速下降。
故选BC。
10．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由于汽车做曲线运动，根据牛顿第二定律可知汽车经过A、B两点对路面的压力不等于重力，故A错误.
B．汽车经过B点时存在向下加速度，由牛顿第二定律可知支持力N小于汽车重力，再结合牛顿第三定律可知压力小于重力，所以B正确.
C．汽车经过A点时有向上的加速度，所以出于超重状态，B点时有向下的加速度，处于失重状态，故C错误
D．因为处于超重状态下受到的压力比较大，所以在A处比较容易爆胎，故D正确
11．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A. 小明在空中上升过程中只受重力作用，加速度为g，处于失重状态，选项A错误；
B. 小明在空中下降过程中只受重力作用，加速度为g，处于失重状态，选项B正确；
C. 小明向上起跳脱离地面前有向上的加速度，则处于超重状态，选项C正确；
D. 小明落地后下降过程做减速运动，加速度向上，则处于超重状态，选项D错误．
12．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A.在0到t2时间内，支持力的大小小于重力，加速度大小向下，所以该同学处于失重状态．故A正确；
B.在t2时刻，支持力的大小等于重力，加速度为0，故B正确；
C.在0至t2时间内该同学加速度大小向下，t2时刻该同学的速度达到最大，故C错误；
D.根据牛顿第二定律得在t3到t4时间内，支持力的大小大于重力，加速度方向向上，所以该同学处于超重状态，故D正确．
13．BC
【解析】
【分析】
【详解】
人发现体重减轻，说明人处于失重状态，加速度向下，由
即
方向向下，升降机可能加速下降，也可能减速上升，故BC正确，AD错误。
故选：BC。
14．BC
【解析】
在0-2s内物体匀速运动，则摩擦力f=3N，则，选项A错误；2s后物体做减速运动，加速度 则经过，即4s末速度减为零，则3s末物块受到的摩擦力大小为3N，4s末物块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为6N-5N=1N，选项BC正确；物体停止后，因两个力的差值小于最大静摩擦力，则物体不再运动，则5s末物体的加速度为零，选项D错误；故选BC.
15．BD
【解析】
【分析】
【详解】
升降机静止时，弹簧伸长4 cm，则；当升降机运动时弹簧伸长2 cm，则；联立解得：，方向竖直向下．升降机可能是加速下降，也可能是减速上升．故BD两项正确，AC两项错误．
16．1s
【解析】
【分析】
【详解】
设在第秒时撤掉力F，再经过秒长木板与小滑块m分离．小滑块在木板上相对滑动时，摩擦力
对小滑块m由牛顿第二定律得：
对木板由牛顿第二定律得：
撤掉F时，小滑块的速度为：
长木板的速度为：
撤去F后，对于长木板由牛顿第二定律有：
由于F作用时间最小时，长木板与小滑块在分离时速度恰好相同，设此速度为．
对于小滑块：
对于长木板：
在（）的整个过程中，
联立解得
即力作用的时间至少要1s.