4.6超重和失重 课堂达标训练—2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册word版含答案

第四章
第六节
超重和失重
课堂达标训练
一、单项选择题
1．如图甲所示，在一升降机内，一物块放在一台秤上，当升降机静止时，台秤的示数为F2，从启动升降机开始计时，台秤的示数随时间的变化图线如图乙所示，若取向上为正方向，则升降机运动的v－t图像可能是(　　)
2．里约奥运会男子跳高决赛的比赛中，加拿大选手德劳因突出重围，以2米38的成绩夺冠(如图所示)，则(　　)
A．德劳因在最高点处于平衡状态
B．德劳因起跳以后在上升过程处于失重状态
C．德劳因起跳时地面对他的支持力等于他所受的重力
D．德劳因下降过程处于超重状态
3．如图所示，在教室里某同学在体重计上研究超重与失重。她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。关于她的实验现象，下列说法中正确的是(　　)
A．只有“起立”过程，才能出现失重的现象
B．只有“下蹲”过程，才能出现超重的现象
C．“下蹲”的过程，先出现超重现象后出现失重现象
D．“起立”“下蹲”的过程，都能出现超重和失重的现象
4．某人在地面上最多可举起50
kg的物体，某时他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60
kg的物体，据此判断此电梯加速度的大小和方向(g取10
m/s2)(　　)
A．2
m/s2，竖直向上
B.
m/s2，竖直向上
C．2
m/s2，竖直向下
D.
m/s2，竖直向下
5．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，小敏站在体重计上，体重计示数为50
kg。在电梯运行过程中，某一段时间内小敏发现体重计示数如图所示，在这段时间内(g取10
m/s2)，下列说法正确的是(　　)
A．小敏所受的重力变小了
B．小敏对体重计的压力变大了
C．电梯一定竖直向下做加速运动
D．电梯的加速度大小为2
m/s2，方向一定竖直向下
6．如图所示，小车上有一个定滑轮，跨过定滑轮的绳一端系一小球，另一端系在弹簧测力计上，弹簧测力计下端固定在小车上。开始时小车处于静止状态，当小车沿水平方向运动时，小球恰能稳定在图中虚线位置，下列说法正确的是(　　)
A．小球处于超重状态，小车对地面的压力大于系统的总重力
B．小球处于失重状态，小车对地面的压力小于系统的总重力
C．弹簧测力计的示数大于小球的重力，但小球既不超重也不失重
D．弹簧测力计的示数大于小球的重力，小车一定向右匀加速运动
7．在如图所示的装置中，重4
N的物块被平行于斜面的细线拴在斜面上端的小柱上，整个装置被固定在台秤上并保持静止，斜面的倾角为30°.如果物块与斜面间无摩擦，装置稳定以后，当细线被烧断而物块正下滑时，与稳定时比较，台秤的读数(　　)
A．增大4
N
B．增大3
N
C．减小1
N
D．不变
8．几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度大小，他们将体重计放在电梯中。一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层，并用照相机进行了相关记录，如图所示。他们根据记录进行了以下推断分析，其中正确的是(　　)
A．根据图乙和图丙可估测出电梯向上启动时的加速度
B．根据图甲和图乙可估测出电梯向上制动时的加速度
C．根据图甲和图戊可估测出电梯向下制动时的加速度
D．根据图丁和图戊可估测出电梯向下启动时的加速度
9．高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷。当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)
A．人向上运动过程中，一直处于超重状态
B．人向上运动过程中，一直处于失重状态
C．弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力
D．人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力
10．若货物随升降机运动的v
?
t图像如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是(　　)
二、多项选择题
11．(多选)某人在地面上用体重计测得其体重为49
kg。他将体重计移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内体重计的示数如图所示，电梯运行的v?t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)(　　)
12．(多选)在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与力的传感器相连，电梯从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动，传感器的屏幕上显示出台秤受的压力与时间的关系图像，如图所示，则(g＝10
m/s2)(　　)
A．电梯在启动阶段约经历了2.5
s的加速上升过程
B．电梯在启动阶段约经历了4
s的加速上升过程
C．电梯在0～4
s处于超重状态
D．电梯在18～22
s处于失重状态
13．(多选)如图所示为蹦极运动的示意图。弹性绳的一端固定在O点，另一端和运动员相连。运动员从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起。整个过程中忽略空气阻力。分析这一过程，下列表述正确的是(　　)
A．从O点到B点，运动员的加速度增大，处于失重状态
B．从B点到C点，运动员的速率减小，处于失重状态
C．从B点到C点，运动员的速率增大，处于失重状态
D．从C点到D点，运动员的加速度增大，处于超重状态
14．(多选)
某同学站在电梯底板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况，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(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是(　　)
A．在0～5
s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态
B．在5～10
s内，该同学对电梯底板的压力大小等于他所受的重力大小
C．在10～20
s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态
D．在20～25
s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态
三、非选择题
15．在电梯中，把一物体置于台秤上，台秤与力传感器相连，当电梯从静止起加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动时，传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图像如图所示。试由此图像回答问题：(g取10
m/s2)
(1)该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时，物体的重力是否变化？
(2)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？
16．11月9日是全国消防日，它的由来是与火警电话号码“119”分不开的。某社区为加强居民的安全防火意识，于11月9日组织了一次消防演习。其中有个项目“模拟营救被困人员”，某消防员作为伤员在被救楼层等待营救，一名选手在消防队员的指导下，背起伤员沿安全绳由静止开始往地面滑行，经过3
s时间安全落地。为了获得演习中的一些数据，以提高训练质量，研究人员测出了下滑过程中轻绳受到的拉力与伤员和选手总重力的比值随时间变化的情况如图所示，g＝10
m/s2，求：
(1)伤员与选手下滑的最大速度；
(2)伤员被救楼层距离地面的高度。
答案与部分解析
一、单项选择题
1．B.
[解析]在0～t1时间内，台秤的示数小于重力，故处于失重状态，加速度向下，则升降机可能向下加速或者向上减速，故A、D错误；在t1～t2时间内，台秤的示数等于重力，则升降机匀速运动或者静止；在t2～t4时间内台秤的示数大于重力，则升降机加速上升或减速下降，根据图像可知，B正确，C错误．
2．B　
[解析]无论是上升过程还是下降过程，还是最高点，运动员的加速度始终向下，所以他处于失重状态，故A、D错误，B正确；起跳时运动员加速度的方向向上，地面对他的支持力大于他受到的重力，故C错误。故选B。
3．D　
[解析]“下蹲”过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态；“起立”过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态，选项A、B、C错误，D正确。
4．D
[解析]此人最大的举力为F＝mg＝50×10
N＝500
N，在竖直向上运动的电梯中最多举起了60
kg的物体，说明物体处于失重状态．由牛顿第二定律得m′g－F＝m′a，解得a＝＝
m/s2＝
m/s2，方向竖直向下．故选D.
5．D　
[解析]由题图可知，在这段时间内，小敏对体重计的压力变小了，小敏处于失重状态，而她的重力没有改变，A、B错误；当小敏处于失重状态时，小敏的加速度方向向下，电梯可能向上减速，也可能向下加速，C错误；以竖直向下为正方向，由牛顿第二定律有mg－F＝ma，F＝40×10
N＝400
N，解得a＝2
m/s2，方向竖直向下，D正确
6．C　
[解析]小球稳定在题图中虚线位置，则小球和小车有相同的加速度，且加速度水平向右，故小球既不超重也不失重，小车既可以向右做匀加速运动，也可以向左做匀减速运动，故选项C正确
7．C.
[解析]物块下滑的加速度a＝gsin
30°＝g，方向沿斜面向下．此加速度的竖直分量a1＝asin
30°＝g，方向向下，所以物块失重，其视重为F视＝G－ma1＝mg＝3
N，故台秤的读数减小1
N，C正确．
8．C　
[解析]题图甲是静止状态；题图乙加速上升，支持力大于重力；题图丙减速上升，支持力小于重力；题图丁加速下降，支持力小于重力；题图戊减速下降，支持力大于重力。故C正确。
9．C　
[解析]人向上运动过程中，先向上加速后向上减速，先处于超重状态后处于失重状态，故A、B错误；弹簧压缩到最低点时，人的加速度的方向向上，高跷对人的作用力大于人的重力，故C正确；踏板对人的作用力和人对踏板的作用力是一对作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，故D错误。
10．B
[解析]由v
t图像可知，升降机的运动过程为：向下加速(失重：Fmg)→向上加速(超重：F>mg)→向上匀速(F＝mg)→向上减速(失重：F二、多项选择题
11．AD　
[解析]由题图可知，在t0～t1时间内，体重计的示数小于实际重量，则处于失重状态，此时具有向下的加速度；在t1～t2时间内，体重计的示数等于实际重量，则既不超重也不失重；在t2～t3时间内，体重计的示数大于实际重量，处于超重状态，具有向上的加速度。据此判断t0～t1阶段加速下降或减速上升，t1～t2阶段匀速运动或静止，t2～t3阶段减速下降或加速上升，故A、D正确
12．BCD.
[解析]由题图可以看出，电梯在0～4
s加速上升，处于超重状态，4～18
s
匀速上升，18～22
s减速上升，处于失重状态，所以A错误，B、C、D正确．
13．CD　
[解析]运动员从O点到B点做自由落体运动，加速度为重力加速度，大小不变，运动员处于完全失重状态，A错误；运动员从B点到C点的过程中，重力大于绳的弹力，加速度方向向下，但绳中的弹力增大，加速度减小，运动员做加速度逐渐减小的加速运动，处于失重状态，到达C点时，加速度为零，速度达到最大，故B错误，C正确；运动员从C点到D点的过程中，重力小于弹力，加速度方向向上，绳中的弹力增大，加速度增大，运动员做加速度逐渐增大的减速运动，处于超重状态，D正确
14．BD.
[解析]0～5
s内，电梯加速上升，加速度方向向上，超重，A错误；5～10
s内，匀速运动，压力大小等于重力大小，B正确；10～20
s内，电梯在匀减速上升，加速度方向向下，失重，C错误；20～25
s内，电梯加速下降，加速度方向向下，失重，D正确．
三、非选择题
15．【替换】(1)30
N　不变　(2)6.67
m/s2　6.67
m/s2
[解析](1)根据题意知，4
s到18
s物体随电梯一起匀速运动，由平衡条件及牛顿第三定律知：
台秤受的压力和物体的重力相等，即G＝30
N；
根据超重和失重的本质知：物体的重力不变。
(2)超重时：台秤对物体的支持力最大为50
N，由牛顿第二定律得a1＝＝
m/s2≈6.67
m/s2，方向向上；
失重时：台秤对物体的支持力最小为10
N，由牛顿第二定律得a2＝＝
m/s2≈6.67
m/s2，方向向下。
16．【答案】(1)6
m/s　(2)13
m
[解析](1)0～1
s匀加速下降，产生的加速度为：a1＝＝6
m/s
1
s末的速度为：v＝a1t1＝6×1
m/s＝6
m/s
下降的高度为：h1＝a1t12＝3
m。
(2)1～2
s内匀速下降，下降的高度为：h2＝vt2＝6×1
m＝6
m
2～3
s内匀减速下降：a3＝＝－4
m/s
下降高度为：h3＝vt3＋a3t32＝4
m
总高度为：h＝h1＋h2＋h3＝(3＋6＋4)m＝13
m。