4.6超重和失重基础达标（word含解析）-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册

4.6超重和失重基础达标（含解析）
一、单选题
1.中国预计在2022年前后建成载人空间站，它是一个在轨组装成的具有中国特色的空间实验室系统。空间站可以长期驻留3人，随着航天员在空间站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，下列器材中适宜航天员在空间站轨道舱中进行锻炼的是（???
）
A.?哑铃????????????????????????????????B.?跑步机????????????????????????????????C.?单杠????????????????????????????????D.?弹簧拉力器
2.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
3.某同学找了一个用过的“易拉罐”，在靠近底部的侧面打了一个洞，用手指按住洞，向罐中装满水，然后将易拉罐竖直向上抛出，空气阻力不计，则（??
）
A.?易拉罐上升的过程中，洞中射出的水速度越来越快
B.?易拉罐下降的过程中，洞中射出的水速度越来越快
C.?易拉罐上升、下降的过程中，洞中射出的水速度都不变
D.?易拉罐上升、下降的过程中，水不会从洞中射出
4.如图，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为（??
）
A.?失重、失重???????????????????????B.?超重、超重???????????????????????C.?失重、超重???????????????????????D.?超重、失重
5.如图所示为水上摩天轮的照片．假如乘客在轿箱中，随转轮始终不停地匀速转动，环绕一周需18分钟．试判断下列关于轿箱中乘客的说法正确的是（
??）
A.?乘客受到的合外力为零
B.?乘客在乘坐过程中速度保持不变
C.?乘客对座椅的压力大小不变
D.?从最低点到最高点的过程中，乘客先超重后失重
6.小明站在电梯里的体重计上，当电梯以1
m/s2的加速度加速上升时，体重计的示数（???
）
A.?大于小明受到的重力???????????B.?小于小明受到的重力???????????C.?等于小明受到的重力???????????D.?等于零
7.将物体A放在容器B中，以某一速度把容器B竖直上抛，如图所示，运动过程中容器B与A始终保持相对静止，不计空气阻力．下列说法正确的是（??
）
A.?上升过程中A对B的压力大于A的重力?????????????????B.?下降过程中A对B的压力大于A的重力
C.?在上升、下降过程中A对B的压力都为零?????????????D.?在上升、下降过程中A对B的压力都等于A的重力
8.如图所示为某同学站在电子体重计上做下蹲、起立动作时，与体重计相连的显示器上显示的压力F随时间t变化的图象。则该同学在这段时间内做的动作，可能是（?
）
A.?起立???????????????????????????B.?下蹲???????????????????????????C.?先下蹲后起立???????????????????????????D.?先起立后下蹲
9.宇宙飞船正在离地面高h=R地的轨道上做匀速圆周运动，飞船内一弹簧秤下悬挂一质量为m的重物，g为地面处重力加速度，则弹簧秤的读数为（??
）
A.?mg?????????????????????????????????????B.??????????????????????????????????????C.??????????????????????????????????????D.?0
10.一质量为m的人站在电梯中，电梯减速上升，加速度大小为
g，g为重力加速度，电梯对人的支持力（??
）
A.?
mg???????????????????????????????????B.?
mg???????????????????????????????????C.?mg???????????????????????????????????D.?
mg
11.晓敏同学站在放在电梯地面的体重计上。电梯静止时，体重计示数为50kg；电梯运动时，某段时间内体重计示数如图所示，则在这段时间内（??
）
A.?晓敏同学所受的重力变小了
B.?电梯一定在向下减速运动
C.?电梯可能在向上加速运动
D.?电梯的加速度方向一定竖直向下
12.一人站在体重计上．当他静止时台秤指针指在45kg刻度处．则在他快速蹲下的整个过程中，台秤指针（??
）
A.?一直指在大于45kg刻度处
B.?一直指在小于45kg刻度处
C.?先指在大于45kg刻度处，后指在小于45kg刻度处
D.?先指在小于45kg刻度处，后指在大于45kg刻度处
13.如图所示，一重锤用细绳悬挂在力传感器下，从某时刻起，某同学手持力传感器让重锤由静止开始沿竖直方向运动，并记录力传感器所受细绳拉力F随时间t的变化，F-t图像如图所示，则在t1-t2时间内下列说法中不正确的是
（
??）
A.?重锤的运动方向先向上再向下
B.?重锤先超重再失重
C.?重锤先加速再减速
D.?t0时刻重锤处于完全失重状态
14.在翻修旧房时，工人同时将两块砖水平叠放在一起以某一初速度竖直向上抛出，如图所示。砖到达最高点时刚好被另一工人接住，空气阻力忽略不计。从抛出到将要被接住的过程中，下列说法正确的是（??
）
A.?下面砖对上面砖的弹力方向向上
B.?下面砖对上面砖的摩擦力方向与速度方向相反
C.?下面砖对上面砖的没有弹力
D.?下面砖对上面砖的摩擦力方向垂直速度方向
15.如图所示为小明玩蹦床的情景，其中A位置表示床面未受压力时的平衡位置，B位置是他从最高点直立下落的过程中将床面所压到的最低位置。若床面始终在弹性限度内，空气阻力及床面的质量均可忽略不计，对于小明从最高点下落到最低点的过程，下列说法中正确的是（??
）
A.?床面从A位置下降到B位置的过程中，小明的动能不断变小
B.?床面在B位置时，小明所受合外力为零
C.?小明接触床面前处于失重状态，接触床面后处于超重状态
D.?小明从最高点运动到将床面压至B位置的过程中，重力对他的冲量与床面对他的冲量大小相等
16.如图所示，物体A、B由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳连接，由静止开始释放，在物体A加速下降的过程中（此过程中B未碰到滑轮），下列判断正确的是（
??）
A.?物体A和物体B均处于超重状态
B.?物体A和物体B均处于失重状态
C.?物体A处于超重状态，物体B处于失重状态
D.?物体A处于失重状态，物体B处于超重状态
二、解答题
17.如图所示，在一个水平向右匀加速直线运动的质量为M的车厢里，用一个定滑轮通过绳子悬挂两个物体，物体的质量分别为
、
。已知
，
静止在车厢的地板上，
向左偏离竖直方向
角，这时，作用在
上的摩擦力大小是多少？车厢的地板对
的支持力为多少？
18.一个人用一条质量可不计的细绳从井中竖直向上提一桶水，细绳所能承受的最大拉力为300N．已知水桶装满水后，水与水桶的总质量为20kg．则人向上提升的最大加速度为多大．
19.已知某人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，而在一个加速下降的电梯里他最多能举起质量为80kg的物体，求此时电梯的加速度大小是多少？（g取10m/s2）
答案解析
1.【答案】
D
【解析】在空间站轨道舱内，所有的物体均处于完全失重状态，航天员利用哑铃、跑步机、单杠进行锻炼均与重力有关，故无法使用，而弹簧拉力器锻炼的是人肌肉的伸缩和舒张力，与重力无关，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
在空间站轨道舱内，所有的物体均处于完全失重状态，所有跟重力有关的器材都不能使用。
2.【答案】
B
【解析】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。
物体具有向上的加速度，为超重状态；物体具有向下的加速度，为失重状态。
3.【答案】
D
【解析】解：将易拉罐竖直向上抛出后，由于空气阻力不计，易拉罐及水的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，易拉罐中各层水之间没有压力，在整体过程中，水都不会从洞中射出。D符合题意，ABC不符合题意
故答案为：D
物体具有向上的加速度，为超重状态；物体具有向下的加速度，为失重状态，水的加速度向下，大小为重力加速度，处于完全失重状态。
4.【答案】
A
【解析】运动员在空中的过程中，加速度总是竖直向下的g，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态都是完全失重状态.
故答案为：A.
物体具有向上的加速度，为超重状态；物体具有向下的加速度，为失重状态。
5.【答案】
D
【解析】每个乘客在做匀速圆周运动，速度大小不变，方向变化，所以是变速运动，加速度不为零，合力不为零，AB不符合题意．乘客对座位的压力大小是变化的，在最低点最大．到达摩天轮的最高点时，乘客的加速度向下，处于失重状态．C不符合题意．当有向上的加速度时处于超重状态，有向下的加速度是处于失重状态，所以从最低点到最高点的过程中，乘客先超重后失重，D符合题意；
故答案为：D．
对游客进行受力分析，利用牛顿第二定律求解物体的加速度，具有向上的加速度，为超重状态；具有向下的加速度，为失重状态。
6.【答案】
A
【解析】小明的加速度向上，处于超重，由牛顿第二定律可得：F﹣mg＝ma；故小明受到的支持力为：F＝m（g+a）；根据牛顿第三定律可知，体重计示数为m（g+a）＞mg．A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
物体具有向上的加速度，为超重状态；物体具有向下的加速度，为失重状态。
7.【答案】
C
【解析】由题意，不计空气阻力，对整体受力分析：只受重力，根据牛顿第二定律得知，整体的加速度为g，方向竖直向下；所以整体处于完全失重状态，则A与B之间没有相互作用力，C符合题意；ABD不符合题意；
故答案为：C
对物体进行受力分析，结合此时两个物体的运动状态，利用牛顿第二定律求解两物体的受力情况。
8.【答案】
B
【解析】从图像上可以看出，该同学先处于失重后处于超重状态，所以加速度先向下后向上,在下蹲过程中先向下加速，然后再向下减速，初末速度都为零，B符合题意；ACD不符合题意；
故答案为：B
利用压力大小变小可以判别出现向下的加速度再出现向上的加速度所以应该是先向下做加速运动后做减速运动，所以是下蹲。
9.【答案】
D
【解析】本题考查的是圆周运动的相关问题，重物在轨道上绕地球做匀速圆周运动，重力提供向心力，则弹簧秤的读数为零，D符合题意；
故答案为：D
由于飞船上的物体处于完全失重状态所以弹簧秤的读数为0.
10.【答案】
A
【解析】对人分析，根据牛顿第二定律得：mg-N=ma，a=
g
，
解得支持力为：N=
mg
，
所以人对电梯底部的压力为
mg
．
A符合题意，BDC不符合题意．
故答案为：A．
超重失重其实是牛顿第二定律的一个应用，属于分力共线问题。加速度方向的力减去反向的力由牛顿第二定律可得。
11.【答案】
D
【解析】A．在这段时间内处于失重状态，是由于他对体重计的压力变小了，而他的重力没有改变，A不符合题意；
BCD．以竖直向下为正方向，有mg-F=ma
即500-400=50a
解得a=2m/s2
方向竖直向下，人处于失重状态，加速度向下，运动方向可能向上减速，也可能向下加速，BC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
利用体重计可以显示压力的大小并不是重力变小了；利用人的受力分析可以判别加速度的方向及大小，利用人加速度的方向可以判别电梯加速度的方向但不能判别速度的方向。
12.【答案】
D
【解析】人先是加速下降，有向下的加速度，此时的人对体重计的压力减小，后是减速下降，有向上的加速度，此时的人对体重计的压力增加，故显示视重先变小后变大，则读出的重量先小于45kg，后大于45kg；所以ABC不符合题意，D符合题意．
故答案为：D
快速下蹲过程人经历加速和减速过程，其加速度先向下后向上所以人先处于失重再处于超重状态。
13.【答案】
A
【解析】AC、重锤原来受力平衡，在t1-t2时间内F先增大后减小，所以重锤先有向上的加速度后有向下的加速度，重锤应该先向上做加速后向上做减速，A错误，符合题意；C正确，不符合题意；
B、由于重锤先有向上的加速度后有向下的加速度，所以重锤先超重后失重，B正确，不符合题意
D、t0时刻重锤受到的拉力大小等于零，所以重锤处于完全失重状态，D正确，不符合题意；
故答案为：A
利用重锤的拉力大小可以判别加速度的方向可以判别超重与失重；利用加速度的方向可以判别速度的方向；利用拉力的大小可以判别加速度的大小进而判别重物的状态。
14.【答案】
C
【解析】由于两块砖只受重力，处于完全失重状态，两块砖之间没有弹力，也没有摩擦力；
故答案为：C。
两块砖都处于完全失重状态，其之间没有弹力及摩擦力的存在。
15.【答案】
D
【解析】A．刚接触床面时，弹力小于重力，合力向下，继续向下加速，动能变大，A不符合题意；
B．
床面在B位置时，速度为零，弹力大于重力，合力向上，B不符合题意；
C．小明接触床面前处于失重状态，刚接触床面到弹力与重力大小相等之前，弹力小于重力，合力向下，仍然处于失重状态，C不符合题意；
D．小明在最高点和B点的速度都为零，根据动量定理可知，小明从最高点运动到将床面压至B位置的过程中，重力对他的冲量与床面对他的冲量大小相等，D符合题意。
故答案为：D。
利用小明刚接触床面时重力还是大于弹力所以过A位置后先加速后减速；利用反弹可以判别合力方向和大小；利用速度变化可以判别加速度的方向进而判别超重和失重；利用整个过程的动量变化量等于0可以比较重力冲量和弹力冲量的大小。
16.【答案】
D
【解析】物体A加速下降的过程中，B加速上升，所以A的加速度向下，处于失重状态；B的加速度向上，处于超重状态，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
利用A加速下降和B加速上升的加速度方向可以判别物体的超重和失重。
17.【答案】
解：物体1与车厢具有相同的加速度，对物体1分析，受重力和拉力，根据合成法知
得
绳子的拉力
物体2加速度为a=
水平方向有
竖直方向
【解析】对物体进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程，结合运动学公式联立求解拉力大小。
18.【答案】解：若用细绳匀速提升水桶时，绳的拉力与水桶的重力大小相等，但如果向上加速拉水桶时，绳子的拉力则大于水桶的重力．
根据牛顿第二定律知：F﹣mg=ma，
即：F=mg+ma．
加速度越大，需用的拉力就越大．最大拉力为：
Fmax=mg+mamax
．
代入数值得：amax=
=5
m/s2
，
即人向上提水桶的最大加速度为5
m/s2
．
答：人向上提升的最大加速度为5m/s2
．
【解析】以水桶为研究对象，拉力最大时加速度最大，根据牛顿第二定律列方程求解．
19.【答案】
解：由题意知，此人最大的举力：
F=m1g═60kg×10N/kg=600N，
在加速下降的电梯里，人最多能举起质量为80kg的物体，由牛顿第二定律得：
m2g﹣F=m2a，
解得：a=g﹣
=10m/s2﹣
m/s2=2.5m/s2
．
答：此时电梯的加速度大小是2.5m/s2
．
【解析】首先根据平衡条件求出人举物体的最大力，然后根据牛顿第二运动定律，结合失重进行求解。