人教版（2019）高一物理必修第一册4.6超重和失重同步练习（word含答案）

人教版（2019）高中物理必修第一册第四章运动和力的关系6超重和失重
同步练习
第I卷（选择题）
1.下列哪个说法是正确的（?? ）
A.?体操运动员双手握住单杠在空中不动时处于失重状态
B.?蹦床运动员在空中上升和下降过程中都处于失重状态
C.?举重运动员在举起杠铃后的那段时间内处于超重状态
D.?荡秋千的小孩通过最低点时对秋千板的压力小于其重力
2.体重600N的人站在电梯内的体重计上，体重计的示数为575N，可能的原因是（ ??）
A.?电梯匀速上升????????????????B.?电梯匀加速上升????????????????C.?电梯匀速下降????????????????D.?电梯匀加速下降
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.从“神舟六号”载人飞船的发射成功可以预见,随着航天员在轨道舱内停留时间的增加,体育锻炼成了一个必不可少的环节。以下器材适宜航天员在轨道舱中进行锻炼的是（????? ）
A.?哑铃????????????????????????????????B.?单杠????????????????????????????????C.?跑步机????????????????????????????????D.?弹簧拉力器
5.重为2N的物体挂在竖直弹簧秤上，弹簧秤上端固定在电梯顶板上，如图所示. 当电梯竖直下降过程中，发现弹簧秤上的示数为1N. 则电梯的加速度a（?? ）
A.?aC.?a6.宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的航天器中会处于完全失重状态，下述说法不正确的是（）
A.?宇航员受力平衡????????????????????????????????????????????????????????????????? B.?宇航员仍受引力作用
C.?引力正好等于宇航员围绕地球做匀速圆周运动的向心力?????D.?引力仍产生加速度
7.一个人站在医用体重计的测盘上，在下蹲的全过程中，指针示数变化应是 ( 　　 )
A.?始终不变????????????B.?先增加，后还原????????????C.?先减小，后还原????????????D.?先减小，后增加，再还原
8.“蹦极”是一项体育运动。某人（视为质点）身系弹性绳自高空P点自由下落，如图所示。图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止悬吊着时的平衡位置，人在从P点落下到最低点c的过程中（?? ）
A.?在ab段，人处于失重状态???????????????????????????????????B.?在a点人的速度最大
C.?在bc段，人处于失重状态??????????????????????????????????D.?在c点，人的速度为零，加速度也为零
9.下列实例属于超重现象的是（???? ）
①汽车驶过拱形桥顶端???????????????????????? ②荡秋千的小孩通过最低点
③跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动???? ④火箭点火后加速升空
A.?①③?????????????????????????????????????B.?②③?????????????????????????????????????C.?③④?????????????????????????????????????D.?②④
10.在距地面200km的轨道上，宇宙飞船环绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（? ）
A.?飞船的速度一定大于第一宇宙速度???????B.?在飞船中，用弹簧秤测一个物体的重力，读数为零
C.?在飞船中，可以用天平测物体的质量????D.?因飞船处于完全失重状态，飞船中一切物体的质量都为零
11.如下图是直升机训练伞兵的情境.假设直升机放下绳索吊起伞兵后（如图甲），竖直方向的速度图象和水平方向的位移图象分别如图乙、丙所示，则（?? ）
A.?绳索中拉力可能倾斜向上????????????????????????????????????B.?在地面上观察到伞兵的运动轨迹是一条抛物线
C.?伞兵始终处于失重状态???????????????????????????????????????D.?绳索中拉力先大于重力，后小于重力
12.两个完全相同的条形磁铁，放在平板AB上，磁铁的N、S极如图所示，开始时平板及磁铁皆处于水平位置，且静止不动．
⑴现将AB突然竖直向上平移（平板与磁铁之间始终接触），并使之停在A″B″处，结果发现两个条形磁铁吸在了一起．
⑵如果将AB从原来位置突然竖直向下平移（平板与磁铁之间始终接触），并使之停在位置A′B′处，结果发现两条形磁铁也吸在了一起，
则下列说法正确的是（ ??）
A.?开始时两磁铁静止不动说明磁铁间的吸引力是静摩擦力
B.?开始时两磁铁静止不动说明磁铁有惯性
C.?⑴过程中磁铁开始滑动时，平板正在向上加速
D.?⑵过程中磁铁开始滑动时，平板正在向下加速
第II卷（非选择题）
13.如图所示，汽车以大小相等速度通过凹凸不平的路面时，在A点处于________（填“超重”或“失重”）状态，在B点处于________（填“超重”或“失重”）状态，在________点更容易爆胎。
14.某人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为正方向，则人对地板的压力在t=________s时最大；此时电梯正处于________状态（选填“超重”、“失重”）。
15.某竖直升空的火箭，其升空时的v－t图象如图所示，忽略空气阻力，且火箭到达最大高度后自由下落，则火箭在0～40 s过程中处于________现象(填“超重”“失重”或“平衡”)，火箭从最大高度处自由下落过程是处于________现象(填“超重”“失重”或“完全失重”)．
16.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小，这一现象表明电梯的加速度方向一定________（填“向下”或“向上”），乘客一定处在________（填“失重”或“超重””）状态，人对电梯的压力比自身重力________（填“大”或“小””）
17.某同学到“龙塔”参观，为了测量电梯运行的相关数据，该同学带了一个电子台秤，并站在台秤上观察台秤数据变化。电梯静止时他观察到台秤的示数为50kg。在启动时示数变为52.5kg，这个示数持续了10s后又恢复到50kg，电梯匀速运动了35s，靠近观光层时台秤的示数变为45kg，直到电梯到达观光台，g=10m/s2。求：
（1）电梯匀速运动时的速度大小；
（2）电梯减速的时间为多少；
（3）在图坐标中画出电梯运动全过程的v-t图象。
18.质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，人受到的支持力为多少?（g=10 m/s2）
（1）升降机匀速上升；
（2）升降机以2 m/s2的加速度匀加速上升；
（3）升降机以5 m/s2的加速度匀加速下降.
19.为了测量某住宅大楼每层的平均高度（层高）及电梯运行情况，甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验：质量为m=50kg的甲同学站在体重计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中，体重计示数随时间变化的情况，并作出了如图所示的图象．已知t=0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层．g取10m/s2 ， 求：
（1）电梯启动和制动的加速度大小；
（2）电梯上升的总高度及该大楼的层高．
参考答案
1. B
【详解】A． 体操运动员双手握住单杠在空中不动时，处于平衡状态，A不符合题意；
B．蹦床运动员在空中上升和下降过程中都只受重力作用，处于失重状态，B符合题意；
C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内，加速度为零，处于平衡状态，C不符合题意；
D．荡秋千的小孩通过最低点时对加速度向上，合力向上，根据牛顿第三定律可知，对秋千板的压力大于其重力，D不符合题意。
故答案为：B。
2. D
【详解】AC．电梯匀速上升或匀速下降时处于平衡状态，重力等于支持力，N=mg，体重计示数不会增大，AC不符合题意；
BD．体重计示数减小，则体重计对人的支持力小于人的重力，人受到的合力向下，处于失重状态，电梯可能加速下降或减速上升，D符合题意，B不符合题意；
故答案为：D。
3. D
【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： mg?12kx=ma
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不符合题意；
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符合题意。
故答案为：D。
4. D
【详解】A．用哑铃锻炼身体主要就是利用哑铃的重力，在轨道舱中哑铃处于完全失重状态，它对人的胳膊没有压力的作用；故不能用来锻炼，A不符合题意；
B．利用单杠锻炼身体需克服自身的重力上升，利用自身的重力下降。在完全失重状态下已没有重力可用；故不能用来锻炼，B不符合题意；
C．在轨道舱中人处于失重状态，就算人站在跑步机上，但是脚对跑步机一点压力也没有。根据压力与摩擦力成正比，那么这时脚与跑步机之间没有一点摩擦力。没有摩擦力人将寸步难行。故不能用来锻炼，C不符合题意；
D．弹簧拉力器锻炼的是人肌肉的伸缩和舒张力，与重力无关。故能用来锻炼，D符合题意。
故答案为：D。
5. A
【详解】对物体进行受力分析，物体受重力和弹簧秤的拉力F作用，取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律知：F-mg=ma得物体的加速度为： a=F?mgm=1?20.2m/s2=?5m/s2 ，负号表示物体的加速度方向竖直向下，小于重力加速度。
故答案为：A
6. A
【详解】A. 宇航员在围绕地球做匀速圆周运动，有向心加速度，处于非平衡状态，A说法错误，符合题意。B.宇航员仍受地球对他的万有引力的作用，B说法正确，不符合题意。C.因为宇航员做匀速圆周运动，所以引力正好等于宇航员围绕地球做匀速圆周运动的向心力，C说法正确，不符合题意。D.万有引力提供向心力，产生向心加速度，D说法正确，不符合题意。
故答案为：A
7. D
【详解】在下蹲的全过程中，人的运动的状态是先加速下降，后减速下降，直到最后静止，所以人先是处于失重状态后是处于超重状态，最后处于平衡状态，所以体重计的示数变化是先减小，后增加，再还原，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
8. A
【详解】在 ab 段绳的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，人向下做加速运动，处于失重状态，随绳子的拉力的增大，向下的合外力减小，所以向下的加速度逐渐减小；在 bc 段绳的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，人向下做减速运动，处于超重状态，而且加速度随绳子的拉力的增大而增大，所以在 ac 段人的速度先增加后减小，加速度先减小后增加，在 b 点人的速度最大，在 c 点，绳的形变量最大，绳的拉力最大，向上的加速度，人的速度为零，A符合题意，B、C、D不符合题意。
故答案为：A
9. D
【详解】①汽车驶过拱形桥顶端，向心加速度向下，处于失重状态。②荡秋千的小孩通过最低点，向心加速度向上，处于超重状态。③跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动，离开跳板只受重力，加速度向下，完全失重。④火箭点火后加速升空，加速度向上，处于超重状态，所以超重的是②④，ABC不符合题意D符合题意。
故答案为：D
10. B
【详解】A. 由 GMm(?+R)2=mv2(R+?) ，
得 v=GMR+?所以飞船的速度小于第一宇宙速度，A不符合题意；B. 在飞船中的物体处于完全失重状态，所以用弹簧秤测一个物体的重力，读数为零，B符合题意；C. 在飞船中物体处于完全失重状态，不可以用天平测物体的质量，C不符合题意；D. 质量是物体的固有属性，飞船处于完全失重状态，飞船中一切物体的质量不会改变，D不符合题意．
故答案为：B
11. D
【详解】由图丙可知，伤员沿水平方向做匀速直线运动，即在水平方向处于平衡状态，受到的合外力等于零，所以可知绳子沿水平方向的作用力为零，则绳索中拉力方向一定沿竖直向上，故A不符合题意；由图可知，伤员沿水平方向做匀速直线运动，而沿竖直方向做变速运动，所以其轨迹一定是曲线，故B不符合题意；绳索吊起伤员后伤员在竖直方向运动的方向向上，结合图乙可知，在竖直方向伤员先向上做加速运动，后向上做减速运动，所以加速度的方向先向上后向下，伤员先超重后失重，所以绳索中拉力先大于重力，后小于重力，故D符合题意，C不符合题意。
故答案为：D
12. D
【详解】解：A、开始时两磁铁静止不动，说明磁铁水平方向受到的合外力等于0，说明磁铁间的作用力一定等于磁铁受到的静摩擦力，而且，磁铁间的作用力不大于最大静摩擦力．当磁铁向上到A′B′处时，两个条形磁铁吸在了一起，所以磁铁间存在吸引力，A不符合题意；
B、开始时两磁铁静止不动，不能说明磁铁有惯性，B不符合题意．
C、第（1）过程中磁铁开始滑动时，说明磁铁间的吸引力大于最大静摩擦力，吸引力不变，说明最大静摩擦力减小了，可知磁铁对板的压力减小，磁铁处于失重状态，
加速度方向向下，说明平板正在向上减速，C不符合题意．
D、第（2）过程中磁铁开始滑动时，说明磁铁间的吸引力大于最大静摩擦力，吸引力不变，说明最大静摩擦力减小了，可知磁铁对板的压力减小，磁铁处于失重状态，
加速度方向向下，说明平板正在向下加速，D符合题意．
故答案为：D
13. 超重；失重；A
【详解】汽车经过A点时有向上的加速度所以处于超重状态，而经过B点时有向下的加速度所以处于失重状态，处于超重状态下受到的挤压力比较大，所以在A处比较容易爆胎。
14.2；超重
【详解】a-t图象在时间轴的上方，表示加速度向上，此时人处于超重状态，人对地板的压力大于其重力。图象在时间轴的下方，表示加速度向下，此时人处于失重状态，人对地板的压力小于重力。在t=2s时向上的加速度最大，此时对地板的压力最大，此时电梯正处于超重状态。
15.超重；完全失重
【详解】由图象可知在0～40s过程中，火箭有向上的加速度，根据牛顿第二定律可以知道，必定是推力大于重力，处于超重状态；
40s后火箭自由下落，所有的重力都作为合力产生向下的加速度，大小为重力加速度g，所以此时处于完全失重状态。
16.向下；失重；小
【详解】解：弹簧伸长量减小，说明弹力减小，则物体受到的合力向下，故物体的加速度向下；说明此时电梯的加速度也在向下，但电梯可能向下加速，也可能向上减速；
因加速度向下，故乘客一定处于失重状态；
乘客处于失重状态时，受到的支持力小于重力，根据牛顿第三定律可知，人对电梯的压力比自身重力小．
故答案为：向下，失重；???? 小
17. （1）解：电梯静止时他观察到台秤的示数为50kg，在启动时示数变为52.5kg，根据牛顿第二定律 F?mg=ma ，
知 a1=25N50kg=0.5m/s2
加速时间为 t1=10s ，匀速直线运动速度为 v=a1t1=5m/s
（2）解：靠近观光层时台秤的示数变为45kg，则此时合力 F′=mg?FN=ma2
解得 a2=?1m/s2 ，
所以减速时间 t3=Δva2=51s=5s
（3）解：电梯运动全过程的v-t图象如图；
【详解】（1）起初电梯处于超重状态，结合示数，利用牛顿第二定律求解此时的加速度，再利用运动学公式求解末速度的大小；
（2）结合物体的初速度和减速所用的时间求解减速时的加速度；
（3）v-t图像中，横坐标为时间，纵坐标为速度，图像与时间轴所围成的面积是位移，图像的斜率是加速度，结合电梯的速度绘制即可。
18. （1）解：当升降机匀速上升时由牛顿第二定律得F合=FN－G=0
所以，人受到的支持力FN=G=mg=60×10Ｎ=600Ｎ.根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即体重计的示数为600Ｎ
（2）解：当升降机以2m/s2的加速度加速上升时，根据牛顿第二定律FN－G=ma ， FN=G＋ma=m（g＋a）=60×（10＋2）N=720N，此时体重计的示数为720N，大于人的重力600 N，人处于超重状态
（3）解：当升降机以5 m/s2的加速度加速下降时，根据牛顿第二定律可得mg－FN=ma
∴FN=mg?ma=m(g?a)=60×(10?5) N=300 N，体重计的示数为300 Ｎ，小于
人本身的重力，人处于失重状态
【详解】（1）匀速上升是平衡状态，所受的合外力为零，即重力和支持力相等。
（2）（3）这两问考察的是牛顿第二定律，加速状态是非平衡状态，应该用牛顿第二定律F=ma进行求解，需要注意的是列方程之前要明确正方向。
19. （1）解：对于启动状态有：F1﹣mg=mα1
代入数据得：α1=2m/s2
对于制动状态有：mg﹣F3=mα3
代入数据得：α3=2m/s2
即电梯启动时的加速度大小为2m/s2 ， 制动时加速度大小也为2m/s2 ．
答：电梯启动和制动的加速度大小都为2m/s2；
（2）解：电梯匀速运动的速度为：v=a1t1=2×1=2m/s
从图中读得，电梯运动的总时间t=28s，电梯匀速上升的时间t2=26s，加速运动时间为t1=1s，减速上升时间也为t3=1s．
所以总位移为： s=vt2+v2(t1+t2)=54m
层高为： ?=s18=5418m=3m
即该大楼的层高为3m．
答：电梯上升的总高度及该大楼的层高为3m
【详解】（1）从图象可以看出，电梯从2s末开始加速，3s末开始匀速，29s末开始减速，30s末停止，根据图象得到各个时间段的弹力，然后根据牛顿第二定律列式求解；（2）求出加速度后，根据速度时间公式和平均速度公式列式求解各时间段位移，最后得到楼高．