山东省怀仁县巨子高中2020-2021学年鲁科版（2019）必修第一册：5.5超重与失重 达标作业（含解析）

5.5超重与失重 达标作业（含解析）
1．如图所示，在一升降机中，物体A置于斜面上，当升降机处于静止状态时，物体A恰好静止不动，若升降机以加速度g竖直向下做匀加速直线运动时，以下关于物体受力的说法中正确的是（　　）
A．物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力均不变
B．因物体处于失重状态，所以物体不受任何力作用
C．因物体处于失重状态，所以物体所受重力变为零，其他力不变
D．物体处于失重状态，物体除了受到的重力不变以外，不受其他力的作用
2．如图所示，质量为m的人站在倾角为的自动扶梯上，随扶梯斜向下先做匀速直线运动，后做匀减速运动，关于人受到的力，以下说法正确的是（　　）
A．人先失重，后超重
B．人始终受到水平向右的摩擦力
C．人对电梯的压力大小一直等于mg
D．人对电梯的压力先等于mg后大于mg
3．地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v﹣t图象如图所示。以下判断不正确的是（　　）
A．前3s内货物的加速度为2m/s2
B．最后2s内货物只受重力作用
C．前3s内与最后2s内货物的平均速度相同
D．7s内货物的位移大小为27m
4．某物体竖直向上做直线运动的图象如图所示，根据图象可知(　　)
A．0~2s内物体处于失重状态
B．4~5s内物体处于完全失重状态
C．0~5s内物体的位移为14m
D．物体在0~2s的平均速度比在4~5s的平均速度小
5．体重为50kg的小明蹲在电梯中的体重计上，启动电梯。在电梯匀加速上升的过程中，他突然站起，则体重计示数随时间变化规律正确的是（　　）
A． B．
C． D．
6．日常生活中乘坐电梯时，或者站在体重计上做下蹲动作时，往往会发现体重计示数会发生变化，这就是我们常说的超重和失重现象。现在有一个同学站在力学传感器上完成下蹲动作，力学传感器示数变化如图所示。下蹲过程中合力方向是如何变化的（ ）
A．先向下后向上 B．先向上后向下
C．一直向上 D．一直向下
7．如图所示，把一小球放在开口向上的金属圆桶中，小球直径略小于圆桶直径，小球的质量大于圆桶的质量。现将小球与圆桶从某点以相同的初速度竖直上抛（不计空气阻力）。在与手脱离后的运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．上升过程中圆桶对球有向上的支持力
B．下降过程中小球将与圆桶底部脱离并离开圆桶
C．在上升和下降过程中圆桶对球的压力一定为零
D．将小球取出后再上抛圆桶，其上升时加速度将变大
8．关于超重和失重现象，下列描述中正确的是（　　）
A．电梯下降时，电梯中的乘客一定处于失重状态
B．电梯减速上升，电梯中的乘客处于超重状态
C．电梯下降时，电梯中的乘客可能处于失重状态
D．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上的乘客处于超重状态
9．某同学站在电梯底板上，如图所示的图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况（竖直向上为正方向）。根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是（　　）
A．在内，电梯向上运动，该同学处于超重状态
B．在内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态
C．在内，电梯处于匀速状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力
D．由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态
10．小红站在电梯内的体重计上，电梯静止时体重计示数为45kg，若电梯在竖直方向运动过程中，他看到体重计的示数为50kg时，取重力加速度g取10m/s2。下列说法中正确的是（　　）
A．电梯可能在加速上升，加速度大小约为
B．电梯可能在减速上升，加速度大小为
C．电梯可能在减速下降，加速度大小约为
D．电梯可能在加速下降，加速度大小为
11．质量为60kg的人，站在升降机内的台秤上（g=10m/s2），测得体重（即支持力）为480N，则关于升降机的说法正确的是（　　）
A．人处于超重状态 B．升降机可能在下降
C．人的加速度大小为2m/s2 D．人的加速度大小为8m/s2
12．某蹦极运动员身系弹性绳由高空P点自由下落，图中A点是弹性绳的原长位置，B点是运动员静止悬吊时的平衡位置，C点是运动员所能到达的最低点。运动员从P点落下到最低点C的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．运动员在A点达到最大速度 B．运动员在AB段处于失重状态
C．运动员在BC段做匀减速直线运动 D．运动员在C点的速度为零，其加速度不为零
13．小明的质量为50kg，站在电梯内的水平地板上，电梯以的加速度匀加速竖直下降。下列说法正确的是（g取）（　　）
A．小明对电梯的压力大小为475N
B．小明对电梯的压力大小为525N
C．若电梯以的加速度匀加速上升，则小明对电梯的压力不变（与加速下降时相比）
D．若电梯以的加速度匀加速上升，则小明对电梯的压力增大（与加速下降时相比）
14．航天员王亚平在神舟十号内用质量测量仪测出了航天员聂海胜的质量。质量测量仪应用的物理学原理是牛顿第二定律：F（力）=m（质量）×a（加速度）。质量测量仪上的弹簧能够产生一个恒定的弹力F，同时用光栅测速装置测量出支架复位的速度v和时间t，计算出加速度（）就能够计算出物体的质量（），下列说法正确的是（　　）
A．太空中的航天员也可用体重秤测量体重
B．弹力先作用在聂海胜身上，然后聂海胜才获得加速度
C．在此实验中聂海胜的加速度是恒定的
D．当弹力的单位是N，加速度的单位是m·s-2时，计算出航天员质量的单位是kg
15．一长木板在水平地面上运动，在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度－时间图像如图所示．己知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上．取重力加速度的大小g=10ｍ/s2.求：
（1）物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；
（2）从t=0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小．
参考答案
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
当升降机处于静止状态时，物体A恰好静止不动，物体A受重力、支持力和静摩擦力，三力平衡；当升降机以加速度g竖直向下做匀加速运动时，是完全失重状态，故物体A与升降机间将没有相互作用力，物体A只受重力作用，故D正确，ABC错误。
故选D。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．人向下先做匀速运动，是平衡状态，既不超重也不失重，后做匀减速运动，后来加速度沿斜面向上，处于超重状态，A错误；
B．当人匀速向下匀速时，重力与支持力平衡，此时不受摩擦力，做匀减速运动时，受到水平向右的摩擦力，B错误；
CD．人向下匀速运动时，压力大小等于重力，而当匀减速向下时，加速度沿斜面向上，压力大于重力，C错误，D正确。
故选D。
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．速度－时间图像的斜率表示加速度，前3s内货物的加速度
故A正确；
B．最后2s内，货物做匀减速直线运动，加速度大小为
小于重力加速度g，故受到重力和向上的拉力作用，故B错误；
C．前3s内的平均速度为
最后2s内的平均速度
故两者平均速度相同，故C正确；
D．速度－时间图像围成的面积表示位移，7s内货物的位移
故D正确。
本题选不正确的，故选B。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．0~2s内物体向上加速，处于超重状态，选项A错误；
B．4~5s内物体向上减速，加速度向下，大小为
处于失重状态，但不是完全失重状态，选项B错误；
C．因v-t图像的面积等于位移，则0~5s内物体的位移为
选项C正确；
D．物体在0~2s的平均速度等于在4~5s的平均速度，均为2m/s，选项D错误。
故选C。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
电梯匀加速上升的过程中，小明蹲在电梯中的体重计上，有
故图像得截距大于50，在电梯匀加速上升的过程中，小明突然站起时有
由于，故，图线向上攀升，故A正确，BCD错误。
故选A。
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态，故加速度向先下后向上，由牛顿第二定律可知，合力的方向先向下后向上，故A正确，BCD错误。
故选A。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．因为将小球与圆桶从某点以相同的初速度竖直上抛，故两者相对静止，加速度相同，处于完全失重状态，故在上升和下降过程中圆桶对球的压力一定为零，且下降过程中小球不会与圆桶底部脱离，故AB错误，C正确；
D． 将小球取出后再上抛圆桶，只受重力，加速度仍为g，故D错误。
故选C。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
AC．若电梯减速下降时，加速度向上，电梯中的乘客处于超重状态，加速下降，加速度向下，处于失重状态，故A错误，C正确；
B．电梯减速上升，加速度向下，电梯中的乘客处于失重状态，故B错误；
D．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上的乘客只有水平方向加速度，竖直方向加速度为0，则列车上的乘客对列车的压力等于自身的重力，故D错误。
故选C。
9．C
【解析】
【分析】
通过图像分析物体的运动状态，从而分析物体是超重还是失重问题。
【详解】
B．在内，电梯在加速上升，该同学对电梯底板的压力大于他所受的重力处于超重状态，B错误；
C．在内，电梯处于匀速状态，此时该同学受力平衡，对电梯底板的压力等于他所受的重力，C正确；
AD．在内，电梯在减速上升，该同学对电梯底板的压力小于他所受的重力处于失重状态， AD错误。
故选C。
10．AC
【解析】
【分析】
【详解】
ABCD．以向上为正方向，梯在竖直方向运动过程中，看到体重计的示数为50kg时，可得到电梯对小红的支持力为，由牛顿第二定律可得
加速度方向向上，大小为，BD错误；当电梯向上运动时，即电梯加速上升，A正确；
当电梯向下运动时，即电梯减速下降，C正确；
故选AC．
11．BC
【解析】
【分析】
【详解】
对人受力分析，受重力和支持力，支持力小于重力，人处于失重状态，合力向下，加速度向下，故升降机的加速度也向下；由牛顿第二定律可知
解得
升降机可以加速向下运动也可以减速向上运动；故BC正确，AD错误。
故选BC。
12．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．运动员在PA段做自由落体运动，AB段重力仍然大于弹力，向下做加速度减小的加速运动，到B点时，合力为零，速度达到最大，A错误；
B．在AB段重力大于弹力，合力向下，加速度向下，运动员处于失重状态，B正确；
C．在BC段，弹力大于重力，但弹力在不断增大，所以运动员做加速度增大的减速运动，C错误；
D．运动员在C点的速度为零，弹力最大，加速度也最大，所以加速度不为零，D正确。
故选BD。
13．AD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．电梯以0.5m/s2的加速度匀加速竖直下降，说明加速度向下，处于失重状态，对小明受力分析，由牛顿第二定律知
mg-N=ma
解得
N=475N
根据牛顿第三定律知小明对电梯的压力大小为475N，故A正确，B错误。
CD．若电梯以0.5m/s2的加速度匀加速上升，说明加速度向上，处于超重状态，对电梯的压力变大，故C错误，D正确。
故选AD。
14．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A． 因为太空中是完全失重，所以太空中的航天员不可用体重秤测量体重，故A错误；
B．根据牛顿第二定律可知，有力瞬间就会产生加速度，故B错误；
C． 质量测量仪上的弹簧能够产生一个恒定的弹力F，故在此实验中聂海胜的加速度是恒定的，故C正确；
D．根据单位制可知 ，故当弹力的单位是N，加速度的单位是m·s-2时，计算出航天员质量的单位是kg，故D正确。
故选CD。
15．（1）0.20 ， 0.30 （2）s=1.125m
【解析】
试题分析：（1）设物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，木板与物块的质量均为m．
v-t的斜率等于物体的加速度，则得：
在0-0．5s时间内，木板的加速度大小为．
对木板：地面给它的滑动摩擦力方向与速度相反，物块对它的滑动摩擦力也与速度相反，则由牛顿第二定律得μ1mg+μ2?2mg=ma1，①
对物块：0-0．5s内，物块初速度为零的做匀加速直线运动，加速度大小为 a2=μ1g
t=0．5s时速度为v=1m/s，则 v=a2t ②
由①②解得μ1=0．20，μ2=0．30
（2）0．5s后两个物体都做匀减速运动，假设两者相对静止，一起做匀减速运动，加速度大小为a=μ2g
由于物块的最大静摩擦力μ1mg＜μ2mg，所以物块与木板不能相对静止．
根据牛顿第二定律可知，物块匀减速运动的加速度大小等于a2=μ1g=2m/s2．
0．5s后物块对木板的滑动摩擦力方向与速度方向相同，则木板的加速度大小为
故整个过程中木板的位移大小为
物块的位移大小为
所以物块相对于木板的位移的大小为s=x1-x2=1．125m
考点：牛顿第二定律的应用
【名师点睛】本题首先要掌握v-t图象的物理意义，由斜率求出物体的加速度，其次要根据牛顿第二定律判断速度相等后两物体的运动情况，再由运动学公式求解相对位移．