（山东）鲁科版（2019）高中物理必修第一册5.5 超重与失重基础训练（word含答案）

山东省高一物理必修一鲁科版（2019）——第五章 第五节超重与失重基础训练
一、单选题
1．物体受到共点力的作用，下列说法中正确的是（ ）
A．速度在某一时刻等于0的物体一定处于平衡状态 B．相对于另一物体保持静止的物体一定处于平衡状态
C．物体所受合力为0时，一定处于平衡状态 D．物体做匀加速直线运动时，一定处于平衡状态
2．如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”。此过程中（　　）
A．人被向上“托起”时处于失重状态
B．人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小
C．人对气流的作用力大小等于气流对人的作用力大小
D．人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力
3．下列情况，一定能发生超重的是：（　　）
A．当电梯竖直方向匀速运动时 B．当电梯竖直向上运动时
C．当电梯竖直向下运动时 D．当电梯竖直运动有向上加速度时
4．某电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然发现绳子断了，由此判断绳断之前电梯的情况是（　　）
A．电梯一定是加速上升 B．电梯可能是减速上升
C．电梯可能匀速向上运动 D．电梯的加速度方向一定向上
5．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，如图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置。人从P点落下到最低点c的过程中（　　）
A．人在Pa段做自由落体运动，处于完全失重状态 B．在ab段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态
C．在bc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态 D．在c点，人的速度为零，其加速度为零
6．用一根细绳将一重物吊在电梯内的天花板上，在下列4种情况中，绳的拉力最大的是（　　）
A．电梯静止 B．电梯匀速下降
C．电梯加速下降 D．电梯加速上升
7．在下列运动过程中，人不属于失重状态的是（　　）
A．小朋友沿滑梯加速滑下 B．乘客坐在沿平直路面减速行驶的汽车内
C．跳高运动员起跳后上升运动过程 D．运动员何冲离开跳板后向下运动
8．如图所示，体重为false的某同学站在体重计上向下蹲，在下蹲的过程中，体重计的示数false发生变化，则在一次完整的下蹲过程中，下列关于体重计的示数随时间变化图象可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
9．某跳水运动员在3m长的踏板上起跳，通过录像观察到踏板和运动员要经历图示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则（ ）
A．运动员在A点具有最大速度
B．运动员在B处与踏板分离
C．运动员和踏板由C到B的过程中，向上做匀加速运动
D．运动员和踏板由C到A的过程中，运动员先超重后失重
10．如图为三种形式的吊车的示意图，OA为可绕O点转动的杆，AB为栓接在A点的缆绳，杆与缆绳的重量均不计，当它们吊起相同重物时，杆OA在三图中受力Fa、Fb、Fc的关系是
A．Fa＝Fb>Fc B．Fa>Fc＝Fb
C．Fa>Fb>Fc D．Fa＝Fb＝Fc
11．某同学做一小实验，在上端开口的塑料瓶靠近底部的侧面打一个小孔，用手握住水瓶并按住小孔，注满水，移开手指水就会从孔中射出，然后释放水瓶，发现水不再射出(瓶内水足够多)，这是因为水瓶在下落过程中水(　　)
A．处于超重状态 B．处于失重状态
C．做匀速直线运动 D．做匀减速直线运动
12．下图是某同学站在压力传感器上做下蹲-起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间．由图线可知，该同学的体重约为650N，除此以外，还可以得到以下信息
A．1s时人处在下蹲的最低点 B．2s时人处于下蹲静止状态
C．该同学做了2次下蹲-起立的动作 D．下蹲过程中人始终处于失重状态
二、填空题
13．电梯里，质量为60kg的小张乘电梯从1楼直上10楼，手里提着一袋质量为2kg的水果，已知电梯启动和制动过程中加速度大小都为4m/s2，那么启动过程中小张对袋子的作用力是_____________N，制动过程中他对袋子的作用力是_____________N。
14．质量为m的小球挂在电梯的天花板上，电梯在以大小为false的加速度向下加速度运动的过程中，小球处于___________状态，绳子拉力为___________。
15．电梯中有一个弹簧测力计上悬挂质量为1kg的物体，当电梯以false的加速度匀减速上升时，弹簧测力计的示数为________N．若下降过程中弹簧测力计的示数是12N，则此时物体的加速度大小为________false．
16．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”)．
三、解答题
17．一质量m =35kg的小孩站在竖直电梯内的体重计上。电梯从t=0时刻由静止开始启动，在0到7s内体重计示数F的变化如图所示试问：（取false）
(1)小孩乘电梯是上楼还是下楼？简述理由。
(2)在这段时间内电梯运动的距离是多少。
18．可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏，如图所示，有一企鹅在倾角为 37°的倾斜冰面上，先以加速度 a=0.5m/s2 从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，t=8s 时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏（企鹅在滑动过程中姿势保持不变）．已知企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数 ?=0.25， sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度 g 取 10m/s2．求：
（1）企鹅向上“奔跑”的位移大小；
（2）企鹅在冰面向前滑动的加速度大小；
（3）企鹅退滑到出发点时的速度大小．（结果可用根式表示）
19．如图所示，滑块与足够长的木板叠放在光滑水平面上，开始时均处于静止状态．作用于滑块的水平力F随时间t变化图象如图所示，t=2.0s时撤去力F，最终滑块与木板间无相对运动．已知滑块质量m=2kg，木板质量M = 1kg，滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，取g=10m/s2．求：
（1）t=0.5s时滑块的速度大小；
（2）0～2.0s内木板的位移大小；
（3）整个过程中因摩擦而产生的热量．
参考答案
1．C
【详解】
AC. 物体受到共点力的作用，当所受合力为0时，一定处于平衡状态，速度为零时，不一定受力为零，如竖直上抛运动的最高点，速度为零，但不是平衡状态，故A错误C正确．
B. 如果另一物体处于非平衡态，则相对于另一物体保持静止的物体一定处于非平衡状态，故B错误．
D. 处于匀加速运动的物体，存在加速度，根据牛顿第二定律可知，合力不为零，一定处于非平衡状态，故D错误．
2．C
【详解】
A．加速向上“托起”时加速度向上，人处于超重状态，故A错误；
B．根据牛顿第二定律，气流对人的作用力大小大于人受到的重力，故B错误；
C．人对气流的作用力与气流对人的作用力是作用力与反作用力，大小相等，故C正确；
D．人受到的重力和人受到气流的力都作用在人上，不是作用力与反作用力，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．当电梯竖直方向匀速运动时，加速度为零，则既不失重也不超重，选项A错误；
BC．当电梯竖直向上运动时或者竖直向下运动时，加速度的方向未知，则不能确定是否超重，选项BC错误；
D．当电梯竖直运动有向上加速度时，即加速度向上，则发生超重，选项D正确。
故选D。
4．D
【详解】
绳子突然断了说明绳子的拉力变大，重物处于超重状态，即电梯具有向上的加速度，电梯可能加速向上或减速向下运动，故ABC错误，D正确。
故选D。
5．A
【详解】
A．在Pa段绳还没有被拉长，人做自由落体运动，所以处于完全失重状态，所以A正确；
B．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，处于失重状态，所以B错误；
C．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，处于超重状态，所以C错误；
D．在c点，人的速度为零，绳的形变量最大，绳的拉力最大，人受到的合力向上，有向上的加速度，所以D错误。
故选A。
6．D
【详解】
设重物的重力为G。
电梯静止时，根据平衡条件得，绳子的拉力
false
电梯匀速下降时，根据平衡条件得，绳子的拉力
false
电梯加速下降时，加速度向下，重物处于失重状态，根据牛顿第二定律得，绳子的拉力
false
电梯加速上升时，加速度向上，重物处于超重状态，根据牛顿第二定律得，绳子的拉力
false
所以电梯加速上升时，绳的拉力最大。
故选D。
7．B
【详解】
A．小朋友沿滑梯加速滑下，此时小朋友的加速度的方向向下，处于失重状态，故A错误；
B．乘客坐在沿平直路面减速行驶，此时人的加速度在水平方向，做的是减速运动，在竖直方向没有加速度的变化，不属于失重状态，故B正确；
C．跳高运动员起跳后上升运动过程，人的加速度是重力加速度，方向向下，人处于完全失重状态，故C错误；
D．运动员离开跳板后向下运动时，人的加速度是重力加速度，方向向下，人处于完全失重状态，故D错误；
故选B。
8．D
【详解】
体重计的示数与人所受的支持力大小成正比，在整个下蹲中，人的速度从零开始逐渐增大后又逐渐减到零，因此人的加速度方向先向下后向上，由牛顿第二定律知，人先处于失重状态后处于超重状态，所以支持力先小于重力大小后大于重力大小。
故选D。
9．D
【详解】
A．B为人站在踏板上静止时的平衡点，即人在B处时，加速度为零，速度最大，A错误；
B．运动员在B处时，加速度为0，即踏板对人的作用力等于人的重力，还有作用力，未分离：
false
随着踏板恢复原状，踏板对人的作用力减小，减速运动的加速度增大，继续在踏板作用下做加速度增大的减速运动，直到A处时，踏板恢复原状，对人没有作用力，开始分离，B错误；
C．运动员和踏板由C到B的过程中，有牛顿第二定律：
false
随着踏板恢复原状，踏板对人的作用力减小，加速运动的加速度减小，即做加速度减小的加速运动，C错误；
D．运动员和踏板由C到B的过程中，做加速运动，加速度向上，超重，由B到A的过程中，做减速运动，加速度向下，失重，D正确。
故选D。
10．A
【详解】
分别对三种形式的节点false进行受力分析，设杆受到的力分别为false，各图中false：
在图（a）中，false
在图（b）中，false
在图（c）中，false
分析可知三个力的大小关系为：false，故A正确，BCD错误。
11．B
【详解】
当水瓶被释放后，水瓶及水均做自由下落运动，加速度为g，向下做匀加速直线运动，则均处于失重状态；故ACD错误；B正确；故选B．
12．B
【详解】
人在下蹲的过程中，先加速向下运动，此时加速度方向向下，故人处于失重状态，最后人静止，故下半段是人减速向下的过程，此时加速度方向向上，人处于超重状态，故下蹲过程中先是失重后超重，选项D错误；在1s时人的失重最大，即向下的加速度最大，故此时人并没有静止，它不是下蹲的最低点，选项A错误；2s时人经历了失重和超重两个过程，故此时处于下蹲静止状态，选项B正确；该同学在前2s时是下蹲过程，后2s是起立的过程，所以共做了1次下蹲-起立的动作，选项C错误．
13．28 12
【详解】
[1]选取向上为正方向，当电梯启动时，袋子的加速度的方向向上，则
FN1-mg=ma
代入数据可得
FN1=28N
[2]同理，当电梯制动时，袋子的加速度的方向向下，则
FN2-mg=-ma
代入数据可得
FN2=12N
14．失重 false
【详解】
[1] 由于电梯向下做加速运动，加速度方向向下，则物体一定处于失重状态；
[2] 选取向下为正方向，设绳子的拉力为false，由牛顿第二定律得
false
解得
false
15．8 2
【详解】
以竖直向上为正方向，物体受到重力和弹簧弹力，根据牛顿运动定律可知false，
[1]代入数据可得false，F=8N
[2]代入数据可得false，false，方向竖直向上
16．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．
17．(1)下楼；(2)20m
【详解】
(1)由图可知，开始的2s时间内体重计的示数F=280N小于其重力（mg=350N），即处于失重状态，说明电梯是竖直向下加速的。所以是下楼。
(2)0~2s时间内false，所以电梯做向下的匀减速运动
由牛顿第二定律得
false
解得
false
电梯加速的位移为
false
加速2s后的速度为
false
2s~5s时间内因false，所以电梯以false做匀速直线运动
电梯匀速的位移为
false
5s~7s时间内因false，所以电梯做向下的匀减速运动
由牛顿第二定律得
false
解得
false
电梯减速的位移为
false
这段时间内电梯下降的距离
false
18．(1) false (2) false (3) false
【详解】企鹅向上“奔跑”做匀加速运动，由运动学公式求出企鹅向上“奔跑”的位移大小；根据牛顿第二定律求出企鹅在冰面滑动的加速度大小，结合运动学公式求出企鹅退滑到出发点时的速度大小；
解：（1）“奔跑”过程false
（2）上滑过程：false
下滑过程false
（3）上滑位移false，
退滑到出发点的速度false，
解得false
19．（1）1m/s（2）6.25m（3）12J
【详解】先判断出在0-0.5s内滑块与木板是相对静止的，方法是：设滑块恰好相对于木板要滑动时两者间的静摩擦力达到最大，以M为研究对象，求出临界加速度，再以整体为研究对象，求出此时的拉力F，结合图象的信息分析．再由运动学公式求解速度；0.5-2.0s内滑块相对于木板滑动，分别由牛顿第二定律求出两者的加速度，再由位移公式求出各自的位移，再结合0-0.5s内的位移，即可得解；求出相对位移，再得到摩擦生热；
解：（1）设滑块恰好相对于木板要滑动时两者间的静摩擦力达到最大，
以false为研究对象，根据牛顿第二定律得
false，得false；
对整体，有false
由图知，在false内，false，则滑块与木板相对静止，两者共同的加速度等于false，则false时滑块的速度大小false
（2）false内，整体的位移为false
在false内，false，所以两者相对滑动.根据牛顿第二定律得
对false有：false，得false；
对false有：false，得false；
false内木板的位移大小为falsefalse
故false内木板的位移大小false
（3）false内滑块的位移大小为falsefalse
故false内滑块与木板的相对位移false
false时，滑块的速度为false
木板的速度为false
撤去false后，false的加速度大小为false；
设从false时起经过时间false，两者速度相等，共同速度为false，则有
false，计算得出false，false，
从false到两者相对静止的过程中，滑块的位移为false
木板的位移为false
此过程两者的相对位移false
故整个过程中因摩擦而产生的热量为