山东省济南中学2020-2021学年鲁科版（2019）必修第一册：5.5超重与失重 课时训练（含解析）

5.5超重与失重
课时训练（含解析）
1．如图所示，在饮料瓶的下方戳一个小孔，瓶中灌水，手持饮料瓶，小孔中有水喷出，现将瓶子竖直向上抛出，运动中瓶子没有转动，忽略空气阻力，观喷水的变化，下列判断正确的是（ ）
A．瓶子向上运动时小孔不再喷水，瓶子向下运动时小孔向下喷水
B．瓶子向上运动时小孔向下喷水，瓶子向下运动时小孔不再喷水
C．不管瓶子向上运动还是向下运动小孔都向下喷水
D．不管瓶子向上运动还是向下运动小孔都不再喷水
2．将一个质量为1kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受空气阻力大小恒定，方向与运动方向相反，该过程的v-t图像如图所示，g取10m/s2。下列说法中正确的是( )?
A．小球重力和阻力大小之比为6:1
B．小球上升与下落所用时间之比为2:3
C．小球落回到抛出点的速度大小为m/s
D．小球下落过程受到向上的空气阻力，处于超重状态
3．如图所示，一斜面固定在水平地面上，一个物块以一定的初速度从斜面的底端沿斜面向上运动。在物块沿斜面上滑过程中，关于物块的受力情况，下列说法正确的是
A．物块处于超重状态
B．物块受到4个力的作用
C．物块受到沿斜面向上的动力的作用
D．物块受到沿斜面向下的摩擦力的作用
4．某跳高运动员在运动会中成功跳过了1.7m的高度。不计空气阻力，则运动员在空中
A．一直处于超重状态
B．一直处于失重状态
C．上升处于超重，下降处于失重
D．上升处于失重，下降处于超重
5．2019年女排世界杯中，中国女排以十一场全胜的成绩第五次获得世界杯冠军，图中所示为朱婷在世界杯比赛中扣球时的照片。若忽略空气阻力，下列说法中正确的是
A．扣球时手对排球的作用力大于排球对手的作用力
B．排球离手后在空中处于完全失重状态
C．排球离手后在空中处于超重状态
D．排球离手后做自由落体运动
6．如图，电梯与水平地面成θ角，一人静止站在电梯水平梯板上，电梯以匀加速度a启动过程中，水平梯板对人的支持力和摩擦力分别为N 和f.若电梯启动加速度改为3a（人与电梯仍相对静止），则下面结论正确的是()
A．水平梯板对人的支持力变为3N
B．水平梯板对人的摩擦力变为3f
C．电梯加速启动过程中，人处于失重状态
D．水平梯板对人的摩擦力向左
7．小明站在电梯中的体重计上，电梯静止时体重计示数为47kg，电梯运行经过5楼时体重计示数为41kg，则此时（ ）
A．电梯一定在向上运动
B．电梯一定在向下运动
C．电梯的加速度方向可能向上
D．电梯的加速度方向一定向下
8．在高台跳水比赛中，若某运动员（可看作质点）其速度与时间关系图象如图所示，是其向上起跳瞬间，则下列说法正确的是（ ）
A．时刻开始进入水面
B．时间内，运动员处于失重状态
C．时刻已浮出水面
D．时刻开始浮出水面
9．如图所示，一人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀减速运动，以下说法正确的（　　）
A．人受到重力和支持力的作用
B．人受到重力、支持力和向右的摩擦力的作用
C．人处于超重状态
D．人受到的支持力小于踏板受到的压力
10．如图所示为一物体被吊车用钢索竖直向上提升过程的简化运动图象，下列判断正确的是（）
A．内物体被吊起的高度为25m
B．0~10s内物体的加速度0.1m/s2
C．30~36s内物体处于超重状态
D．0~10s内物体的平均速度大于30~36s内物体的平均速度
11．某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”，可以用来测量竖直上下电梯运行时的加速度．其构造如图所示．把一根劲度系数为10N/m的轻弹簧上端固定在小木板上，下端悬吊1.0N的重物，电梯静止时弹簧下端的指针指小木板上刻度为A的位置（取10m/s2)．下列说法正确的是
A．不挂重物时弹簧下端的指针指在C位置
B．指针指在B点时，重物处于超重状态
C．指针指在C点时，电梯的加速度为9m/s2
D．指针指在AC之间某时，电梯可能是加速向下运动
12．如图所示，固定斜面体的斜面AD部分粗糙，DB部分光滑，一个物块从斜面底端A点以大小为v0的初速度沿斜面上滑，最高到达E点，且DE=AD.已知物块在AD段与斜面间的动摩擦因数为μ=，斜面的倾角为37°，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则下列判断正确的是
A．物块从A到D超重、从D到E失重
B．物块从A到E的平均速度小于
C．物块从A到D与从D到A的加速度大小之比为5:3
D．物块从A到D与从D到E的时间之比为2:5
13．一种巨型娱乐器械可以让人体验超重和失重的感觉。一个可乘十多个人的环形座舱套在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。下落一定高度后，制动系统起动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列判断正确的是（　　）
A．座舱在自由下落的过程中人处于失重状态
B．座舱在自由下落的过程中人处于超重状态
C．座舱在减速运动的过程中人处于超重状态
D．座舱在减速运动的过程中人处于失重状态
14．图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的表示人的重心。图个点在图甲中没有画出。取重力加速度g＝10 m/s2。根据图象分析可知（ ）。
A．人的重力为1500N B．b点是此人下蹲至最低点的位置
C．c点位置人处于超重状态 D．d点的加速度大小为20m/s2
15．电梯内的台式弹簧秤上放一质量m=1kg的物体，电梯向上运动时弹簧秤的示数如图所示，取g=10m/s2。那么电梯运行情况是
A．加速上升 B．匀速上升
C．减速上升 D．加速度大小约为5m/s2
16．一个质量为50kg的同学站在电梯底板上,如图所示的v-t图像是计算机显示的观光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(g=10m/s2)(　　)
A．在5-10s内，该同学对电梯底板的压力等于500N
B．在0-5s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态，对电梯底板的压力等于480N
C．在10-20s内，该同学所受的支持力为490N，该同学处于失重状态
D．在20-25s内,电梯在加速下降，该同学处于超重状态，对电梯底板的压力等于510N
17．物理课学习超重与失重现象后，某同学回家乘坐电梯时用心体会了一下，发现从电梯上升到静止的过程中，他经历了先加速再匀速，最后减速的运动过程。每次都是在17层到18层（他住18层）的过程中，有明显减速的感觉。有一天，该同学用手机测出电梯 减速时的加速度为0.65m/s2，设该同学的质量为60kg，g=9.8m/s2求，
（1）电梯从17层到18层减速过程中，该同学处于超重状态还是失重状态?
（2）减速过程中，电梯底面对该同学的支持力大小?
（3）电梯以多大的加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零?
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
瓶子向上运动过程中，向上做减速运动，加速度竖直向下，大小为g，完全失重，小孔不再喷水；瓶子向下运动过程中，做自由落体运动，加速度竖直向下，大小为g，也是完全失重，小孔也不会喷水，D正确；
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
A．根据图像可得上升过程的加速度大小为：
由牛顿第二定律有：
代入数据解得：
即：
故A错误；
B．下降过程中由牛顿第二定律可得：
结合A选项解得：
根据：
可得：
所以可知上升和下降时间之比为：
故B错误；
C．小球匀减速上升的位移：
根据：
代入数据解得：，故C正确；
D．小球下落过程中，加速度竖直向下，处于失重状态，故D错误。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
A．物块加速度方向沿斜面向下，加速度有竖直向下的分量，物体处于失重状态，故A错误；
BC．物块受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，没有受到沿斜面向上的动力作用，故BC错误；
D．物块沿斜面向上减速运动，受到沿斜面向下的摩擦力的作用，故D正确。
故选择D选项。
4．B
【解析】
【详解】
在空中，不计空气阻力，无论上升还是下降只受重力，有向下的重力加速度，是处于完全失重状态，B正确，ACD错误。
故选：B。
5．B
【解析】
【详解】
A．扣球时手对排球的作用力和排球对手的作用力是一对相互作用力，等大反向，A错误；
BC．排球离手后在空中，若忽略空气阻力，则只受重力作用，加速度竖直向下，大小等于g，处于完全失重状态，B正确C错误；
D．自由落体运动的初速度为零，而排球离开手后，初速度不为零，做抛体运动，不是自由落体运动，D错误；
故选B。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
ABD.对人做受力分析，由于人由沿斜面向上的加速度，故摩擦力方向水平向右，如图所示，由牛顿第二定律得
故当加速度变为时，
故A错误，B正确，D错误；
C.由于人受到的支持力大于重力，故人处于超重状态，C错误；
故选B。
7．D
【解析】
【详解】
由图可知体重计示数减小，物体对支撑物的压力或悬挂物的拉力小于重力为失重，可知人处于失重状态，失重时加速度向下，故可知电梯具有向下的加速度。则可能的运动情况是①向下的加速运动；②向上的减速运动。
AB．电梯可能向上也可能向下运动，AB错误；
CD．电梯具有向下的加速度，C错误D正确；
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
AD.时间内为运动员上升阶段，时刻速度减小到零，运动员到达最高点；时刻速度到达最大，开始进入水面，故AD错误；
B.是运动员向上起跳瞬间，则可知时间内，运动员的加速度方向向下，运动员处于失重状态，故B正确；
C. t3时刻运动员在水中下降到最低点，故C错误。
故选B。
9．B
【解析】
【详解】
AB.设人的加速度大小为a，人的加速度斜向下，将加速度分解到水平和竖直方向得：
水平方向向右?：
ax=acosθ；
竖直方向向下，
ay=asinθ，
水平方向受静摩擦力作用，
f=max=macosθ，
方向水平向右，故人受到重力、支持力和静摩擦力三个力作用。故A错误，B正确；
C. 由于人有竖直向下的分加速度，所以人处于失重状态，故C错误；
D. 由牛顿第三定律可知，人受到的支持力和踏板受到的压力是作用力与反作用力，大小相等，故D错误。
故选：B
10．B
【解析】
【详解】
A．由图象可知，0～36s内物体被吊起的高度为：
A错误；
B．0～10s内物体的加速度为：
B正确；
C．30s～36s内物体匀减速上升，拉力小于重力，处于失重状态，C错误；
D．0～10s内的平均速度的大小等于30s～36s内的平均速度的大小，均为0.5m/s，D错误。
故选B。
11．ABD
【解析】
【详解】
A．由图可知小木板上A的刻度为15cm，根据胡克定律，代入数据解得：
由此可知不挂重物时弹簧下端的指针指在C位置，故A正确；
B．当指针指在B点时，弹力大于重力，所以重物处于超重状态，故B正确；
C．由上分析可知，在C处时，电梯的加速度为零。故C错误；
D．当指针指在AC之间某时，弹簧的拉力小于重物的重力，加速度向下处于失重状态，可知电梯可能是加速向下运动，故D正确。
故选ABD。
12．BCD
【解析】
【详解】
A．物块从A到D和从D到E都做减速运动，因此均处于失重状态，A项错误；
B．由图v—t象可知，物块从A到E的平均速度小于，B项正确；
C．物块从A运动到D过程的加速度大小
a1=gsin-μgcos=4.5 m/s2
因此物块从A到D与从D到A加速度大小之比为5 :3，C项正确；
D．设从A到D的时间为t1，从 D 到 E 的时间为t2，则有
v0-a1t1=gt2sin
又
v0t1-=
联立两式解得
D项正确.
故选BCD。
13．AC
【解析】
【分析】
考查超重和失重。
【详解】
AB．座舱在自由下落的过程中，加速度向下，为重力加速度，座椅对人的支持力为零，处于完全失重状态，A正确，B错误；
CD．座舱在减速运动的过程中，加速度向上，座椅对人的支持力大于人的重力，处于超重状态，C正确，D错误.
故选AC。
14．CD
【解析】
【详解】
A. 在a点，人站在传感器上还没动作，此时，人受力平衡，故压力等于重力，所以，人所受的重力为500N，故A错误；
B. b点是人下蹲时加速度最大的时候，此时速度方向向下，人继续下蹲，在压力又等于重力前，合外力向下，人加速下蹲，故B错误；
C. c点位置人所受支持力大于重力，处于超重状态，故C正确；
D. 人在d点的合外力为
由牛顿第二定律可得：人在d点的加速度大小等于
故D正确。
故选CD。
15．AD
【解析】
【详解】
当电梯运动时，由图可知弹簧秤的度数为15N，根据牛顿第二定律，有：
F-G=ma
解得：
a=5m/s2；
由于弹簧秤的示数大于物体重力，所以物体的加速度的方向竖直向上；故电梯加速上升或者减速下降。
A．加速上升，与结论相符，选项A正确；
B．匀速上升，与结论不相符，选项B错误；
C．减速上升，与结论不相符，选项C错误；
D．加速度大小约为5m/s2，与结论相符，选项D正确；
故选AD。
16．AC
【解析】
【详解】
A．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，所以该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力500N，故A正确；
B．在0～5s内，从速度时间图象可知，此时的加速度为正，电梯的加速度向上，此时人处于超重状态，对电梯底板的压力大于500N，故B错误。
C．在10?s～20s内，该同学所受的支持力为490ND．在20?s～25s内，观光电梯在加速下降，电梯的加速度向下，此时人处于失重状态，故D错误。
故选AC。
17．（1）失重状态；（2）549N；（3）9.8m/s2。
【解析】
【详解】
（1）电梯从17层到18层减速过程中，加速度向下，所以该同学处于失重状态；
（2）减速过程中，对手机，根据牛顿第二定律有：
代入数据解得：FN=549N
（3）电梯底面对人的支持力为零时，根据牛顿第二定律有：
解得：9.8m/s2