山东省济南历城四中2020-2021学年鲁科版（2019）必修第一册：5.5超重与失重 跟踪训练（含解析）

5.5超重与失重
课时训练（含解析）
1．下列实例中，物体处于失重状态的是（　　）
A．小车经过拱形桥的顶端时
B．荡秋千的小孩通过最低点瞬间
C．小孩乘坐升降电梯加速上升
D．游客在公园乘坐跳楼机下降到最低点时
2．如图，垂直电梯有一个“轿厢”和一个“对重”通过钢丝绳（曳引绳）将它们连接起来，钢丝绳通过驱动装置（曳引机）的曳引带动使电梯“轿厢”和“对重”在电梯内导轨上做上下运动。某次“轿厢”向上匀减速运动，则（ ）
A．“轿厢”处于超重状态
B．“对重”处于失重状态
C．“对重”向下匀加速运动
D．曳引绳受到的拉力大小比“轿厢”重力小
3．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，电梯中有质量为50kg的乘客，如图所示，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量是电梯静止时轻质弹簧的伸长量的一半，这一现象表明（g=10m/s2）（　　）
A．电梯此时一定加速下降
B．乘客一定处于超重状态
C．电梯此时的加速度一定是10m/s2
D．乘客对电梯地板的压力一定是250N
4．如图甲所示，在电梯厢内由三根轻绳AO、BO、CO连接吊着质量为m的物体，轻绳AO、BO、CO对轻质结点O的拉力分别为F1、F2、F3，现电梯厢竖直向下运动，其速度v随时间t的变化规律如图乙所示，重力加速度为g，则( )
A．在0～t1时间内，F1与F2的合力小于F3 B．在0～t1时间内，物体处于超重状态
C．在t1～t2时间内，F1大于mg D．在t1～t2时间内，物体处于失重状态
5．如图所示为跳伞者在下降过段中速度v随时间t变化的示意图，根据示意图，判断下列说法正确的是
A．0-t1内跳伞者速度越大，空气阻力越小
B．跳伞者在水平方向上越飞越远
C．tanθ=a，但a不是g（g为当地的重力加速度）
D．在t1—t2内，跳伞者处于超重状态
6．某中学实验小组的同学们在某高楼电梯的天花板上固定一根弹簧秤，在与弹簧相连的挂钩上竖直悬挂一个重为10N的钩码，弹簧弹力F随时间t变化的规律可通过一传感器直接得出，其F-t图象如图所示，根据F-t图象，下列分析正确的是（ ）
A．从时刻到，钩码处于超重状态
B．从时刻到，钩码处于失重状态
C．电梯有可能开始停在15楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼
D．电梯有可能开始停在1楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼
7．如图所示，是某同学站在力板传感器上，做下蹲－起立的动作时记录的力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为牛顿)，横坐标为时间．由图线可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到以下信息(　　)
A．该同学做了两次下蹲－起立的动作
B．该同学做了一次下蹲－起立的动作，且下蹲后约2 s起立
C．下蹲过程中人处于失重状态
D．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
8．如图所示，放在光滑水平桌面上的物体质量为m2，通过跨过定滑轮的绳与质量为m1的物体相连．若由静止释放，m1，m2的加速度大小为a．现取走m1，用力F向下拉绳，使m2的加速度仍为a．不计滑轮及绳的质量和绳与滑轮之间的摩擦，则
A．F＞m1g B．F＜m1g
C．F＝m1g D．以上三种情况都有可能
9．如图所示，在竖直方向运动的电梯，其顶部挂有一个弹簧测力计，弹簧测力计的下端挂了一个重物，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9N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取10m/s2）（　　）
A．电梯可能向下减速运动，加速度大小为1m/s2 B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为1m/s2
C．电梯可能向上加速运动，加速度大小为0.9m/s2 D．电梯可能向下加速运动，加速度大小为0.9m/s2
10．黄海燕老师在课上做了个小实验：如图所示，一个矿泉水瓶瓶盖打开，底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力，则同学们观察到（ ）
A．水瓶自由下落时，小孔向下漏水
B．将水瓶向下抛出时，小孔向下漏水
C．将水瓶水平抛出时，水瓶在运动中小孔不向下漏水
D．将水瓶斜向上抛出，水瓶在运动中小孔向下漏水
11．一位同学站在升降机内台秤上相对台秤静止，发现台秤示数大于自己的体重，下列说法正确的是（　　）
A．升降机可能在加速上升
B．升降机可能在加速下降
C．秤对人的支持力与人的重力是一对平衡力
D．人对秤的压力与秤对人的支持力是一对相互作用力
12．在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图象如图乙所示，根据图象分析得出的结论中正确的是( )
A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态
B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态
C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层
D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层
13．竖直升降的电梯顶部拴一弹簧秤，弹簧秤下端挂一重物，电梯静止时，电梯中的人观察到弹簧秤的示数为10N。某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数为12N，取g=10m/s2，则此时（ ）
A．电梯中的人一定处于失重状态 B．电梯中的人一定处于超重状态
C．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2m/s2 D．电梯可能向上减速运动，加速度大小为2m/s2
14．以下有关超重与失重的说法，正确的是
A．无论是超重还是失重，物体自身的重力并不变
B．物体竖直向下运动时，不可能处于超重状态
C．物体超重或失重时，其所受合力可能为0
D．如果物体沿光滑斜面下滑，则物体处于失重状态
15．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球，电梯中有质量为50kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时伸长量的五分之六，已知重力加速度g=10m/s2，由此可判断
A．乘客处于失重状态
B．电梯可能减速下降，加速度大小为2?m/s2
C．电梯可能加速上升，加速度大小为?2 m/s2
D．乘客对电梯地板的压力为625?N
16．质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示。重力加速度g取10m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数
(1)匀速上升；
(2)以4m/s2的加速度加速上升；
(3)以5m/s2的加速度加速下降。
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A．汽车驶过拱形桥顶端时，其加速度向下，处于失重状态，故A正确；
B．荡秋千通过最低点时的小孩合力向上，加速度向上；处于超重状态，故B错误；
C．小孩乘坐升降电梯加速上升时，加速度向上，处于超重状态，故C错误；
D．游客在公园乘坐跳楼机下降到最低点时，即将上升，加速度向上，处于超重状态，故D错误；
故选A。
2．D
【解析】
【详解】
A．当轿厢向上匀减速时，轿厢加速度向下，处于失重状态，故选项A错误；
D．轿厢失重，所以曳引绳的拉力小于重力，故选项D正确；
BC．同时，对重向下做匀减速运动，处于超重状态，所以选项BC错误。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
ABC．电梯静止不动时，小球受力平衡，有：
mg=kx
电梯运行时弹簧的伸长量比电梯静止时小，说明弹力变小了，根据牛顿第二定律：
解得：a=5 m/s2，加速度向下，电梯可能加速下降或减速上升，乘客处于失重状态，ABC错误；
D．以乘客为研究对象，根据牛顿第二定律可得：
mg-FN=ma
根据牛顿第三定律可知乘客对地板的压力大小为：
F压=FN=mg-ma=500N-250N=250N
D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
A．对于轻质结点O，质量为0，则合力为零，可知F1、F2、F3三个力的合力为零，F1与F2的合力等于F3，故A错误。
B．在0～t1时间内，电梯厢向下做匀加速运动，加速度方向向下，物体处于失重状态，故B错误。
C．在t1～t2时间内，加速度方向向上，则物块的合力向上，则OC绳的拉力大于mg，根据平行四边形定则知，AO绳的拉力大于OC绳的拉力，则F1大于mg，故C正确。
D．在t1～t2时间内，加速度方向向上，物体处于超重状态，故D错误。
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
A．0—t1内.速度曲线斜率变小，则加速度变小，重力不变，则阻力变大，故A错误；
B．由题意只知竖直方向的运动情况，水平方向的运动未知，所无法确定跳伞者在水平方向上的运动情形，故B错误；
C．由图像可知，跳伞者在下降过段中加速度发生变化，则有
故C错误；
D．在t1—t2内，跳伞者处于向下减速，加速度向上为超重，故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【分析】
当钩码受到的拉力大于重力时，钩码处于超重状态，加速度向上。当钩码受到的拉力小于重力时，钩码处于失重状态，加速度向下。根据图像并结合实际情况得到拉力变化规律，从而得到电梯的运动情况
【详解】
A．从时该t1到t2，钩码受到的拉力小于重力时，钩码处于失重状态，加速度向下，所以A错误。
B．从时刻t3到t4，钩码受到的拉力大于重力，钩码处于超重状态，加速度向上，故B错误。
C．如果电梯开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层，那么应该是拉力先等于重力、再小于重力、然后等于重力、大于重力、最后等于重力，故C正确
D．如果电梯开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层，那么应该从图像可以得到，拉力先等于重力、再大于重力、然后等于重力、小于重力、最后等于重力，故D错误。
故选C.
7．B
【解析】
【详解】
AB.人做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；起立对应先超重再失重．对应图象可知，该同学做了一次下蹲－起立的动作；由图象看出两次超重的时间间隔就是人蹲在地上持续的时间，约2 s，故A错误，B正确；
CD.下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，故CD错误．
8．B
【解析】
【详解】
当两物体共同存在时，两者具有共同的加速度大小，对m1来讲，具有竖直向下的加速度，处于失重状态，对m2的拉力小于m1g；所以，当用力F向下拉绳，使m2的加速度仍为a时，必有F＜m1g，故B正确，ACD错误．
9．B
【解析】
【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，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为9N时，对重物有：
，
解得：
，
方向竖直向下，则电梯的加速度大小为1m/s2，方向竖直向下。
AB．电梯可能向下做加速运动，加速度大小为1m/s2，A错误B正确；
CD．电梯也可能向上做减速运动，加速度大小为1m/s2，CD错误；
故选B。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．水瓶自由下落时，处于完全失重状态，小孔不会向下漏水，故A错误；
B．将水瓶向下抛出时，处于完全失重状态，小孔不会向下漏水，故B错误；
C．将水瓶水平抛出时，处于完全失重状态，水瓶在运动中小孔不向下漏水，故C正确。
D．将水瓶斜向上抛出，处于完全失重状态，水瓶在运动中小孔不会向下漏水，故D错误。
故选C。
11．AD
【解析】
【详解】
AB．台秤的示数大于人的体重，说明此时人处于超重状态，根据超重的条件可知此时人具有向上的加速度，由于物体的初速度方向末知，故人可能向下做减速运动也可能向上做加速运动，故A正确，B错误；
C．台秤示数大于体重，由牛顿第三定律可知秤对人的支持力要大于人的重力，故秤对人的支持力与人的重力不是一对平衡力，故C错误；
D．人对秤的压力与秤对人的支持力是一对相互作用力，故D正确；
故选AD。
12．BC
【解析】
【详解】
由F－t图象可以看出，0～t1
F＝mg
物块可能处于静止状态或匀速运动状态，t1～t2
F>mg
电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，可能加速向上或减速向下运动，t2～t3
F＝mg
物块可能静止或匀速运动，t3～t4
F电梯具有向下的加速度，物块处于失重状态，可能加速向下或减速向上运动，综上分析可知，故BC正确。
故选BC。
13．BC
【解析】
【详解】
AB．电梯静止时，电梯中的人观察到弹簧秤的示数为重物的重力mg，人观察到弹簧秤的示数为12N＞10N，说明电梯中的人一定处于超重状态，故A错误，B正确；
CD．由mg=10N，的m=1kg，其加速度方向向上，电梯可能向上加速运动，也可能向下做减速运动，根据牛顿第二定律：
F-mg=ma
得
故C正确，D错误。
故选BC。
14．AD
【解析】
【分析】
当物体的加速度竖直向上时，物体处于超重状态，当物体的加速度竖直向下时，物体处于失重状态；超重或者是失重并不是物体的重力发生变化，物体处于失重状态时是指对支撑物的压力或对悬挂物的拉力小于物体的重力，物体处于超重状态时是指对支撑物的压力或对悬挂物的拉力大于物体的重力。
【详解】
A．不论是超重或者失重，物体所受的重力并没有发生改变，而是对支撑物的压力或者是对悬挂物的拉力变化，故A正确；
B．物体可以做竖直向下的减速运动，此时加速度向上，则是超重，故B错；
C．物体超重或者是失重时，必须具有加速度，所以物体的加速度肯定不是0，则所受的合力不可能为0，故C错误；
D．物体沿着光滑斜面下滑，是做的加速运动，物体的加速度沿斜面向下，把加速度可以分解为水平方向和竖直向下方向，因竖直向下方向有向下的加速度，则物体应是失重，故D正确。
故选AD。
【点睛】
掌握了超重或失重的概念和特点是解决这类题目的关键，记住加速度向上超重，加速度向下失重。
15．BC
【解析】
【详解】
ABC．电梯静止不动时，小球受力平衡，有：mg=kx，电梯运行时弹簧的伸长量比电梯静止时大，说明弹力变大了，根据牛顿第二定律，有：，解得：
a=2 m/s2，
方向：竖直向上，电梯可能加速上升或减速下降，乘客处于超重状态，故BC符合题意，A不符合题意；
D．以乘客为研究对象，根据牛顿第二定律可得：，解得：
FN=600 N，
故D不符合题意。
故选BC。
16．(1)600N(2)840N(3)300N
【解析】
【详解】
(1)匀速上升时，由平衡条件得：
FN1＝mg＝600N
由牛顿第三定律得：人对体重计压力为600N，即体重计示数为600N；
(2)加速上升时，由牛顿第二定律得：
FN2－mg＝ma1
解得
FN2＝mg＋ma1＝840N
由牛顿第三定律得：人对体重计压力为840N，即体重计示数为840N；
(3)加速下降时，由牛顿第二定律得：
mg－FN3＝ma3
解得
FN3＝mg－ma3＝300N
由牛顿第三定律得：人对体重计压力为300N，即体重计示数为300N。