4.6 超重和失重 培优作业—2021_2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册word（含答案）

第四章 第六节 超重和失重 培优作业
一、单项选择题
1．如图所示，金属小桶侧面有一小孔A，当桶内盛水时，水会从小孔A中流出．如果让装满水的小桶自由下落，不计空气阻力，则在小桶自由下落过程中(　　)
A．水继续以相同的速度从小孔中喷出
B．水不再从小孔喷出
C．水将以更大的速度喷出
D．水将以较小的速度喷出
2．游乐园中，游客乘坐能加速和减速的升降机，可以体会超重与失重的感觉，下列描述正确的是(　　)
A．当升降机加速上升时，游客处于失重状态
B．当升降机减速下降时，游客处于超重状态
C．当升降机减速上升时，游客处于超重状态
D．当升降机加速下降时，游客处于超重状态
3．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
4．电梯地板上放一质量为m的木箱，电梯以0.2g的加速度向上加速运动的过程中，木箱(　　)
A．处于失重状态，所受支持力为0.8mg
B．处于失重状态，所受支持力为0.2mg
C．处于超重状态，所受支持力为1.2mg
D．处于超重状态，所受支持力为0.8mg
5．某人在地面上最多可举起50 kg的物体，某时刻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，方向竖直向上
B． m/s2，方向竖直向上
C．2 m/s2，方向竖直向下
D． m/s2，方向竖直向下
6．如图甲所示，质量m＝60 kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他重心的速率随时间变化的图像如图乙所示。g取10 m/s2，由图像可知(　　)

甲　　　 　　　　　　乙
A．t＝0.5 s时他的加速度为3 m/s2
B．t＝0.4 s时他处于超重状态
C．t＝1.1 s时他受到单杠的作用力的大小是620 N
D．t＝1.5 s时他处于超重状态
7．图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为150 kg的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，g取10 m/s2，下列判断正确的是(　　)

甲　　　　　　　乙
A．前10 s的悬线的拉力恒为1 500 N
B．46 s末塔吊的材料离地面的距离为22 m
C．0～10 s材料处于失重状态
D．在30～36 s钢索最容易发生断裂
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．某人在地面上最多可举起50 kg的物体，某次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
10．如图所示，A、B、C为三个实心小球，A为铁球，B、C为木球。A、B两球分别连接在两根弹簧上，C球连接在细线一端，弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部，该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内。若将挂吊篮的绳子剪断，则剪断的瞬间相对于杯底(不计空气阻力，ρ木＜ρ水＜ρ铁)(　　)

A．A球将向上运动，B、C球将向下运动
B．A、B球将向上运动，C球不动
C．A球将向下运动，B球将向上运动，C球不动
D．A球将向上运动，B球将向下运动，C球不动
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)如图所示，小球A放在真空容器B内，小球的直径恰好等于正方体B的边长，将它们以初速度v0竖直上抛，A、B一起上升的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．若不计空气阻力，A、B间一定没有弹力
B．若不计空气阻力，A、B间一定有弹力
C．若考虑空气阻力，A对B的上板一定有压力
D．若考虑空气阻力，A对B的下板一定有压力

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)在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙所示，根据图像分析得出的结论中正确的是(　　)

A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态
B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态
C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层
D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层
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。




















参考答案与解析

一、单项选择题
1．B
【解析】水桶自由下落，处于完全失重状态，故其中的水也处于完全失重状态，对容器壁无压力，故水不会流出，选项B正确．
2．B
【解析】当升降机加速上升或减速下降时，加速度方向向上，由牛顿第二定律可得N－mg＝ma，N＝mg＋ma>mg，游客处于超重状态，选项A错误，B正确；当升降机加速下降或减速上升时，加速度方向向下，由牛顿第二定律可得mg－N＝ma，N＝mg－ma3．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.
4．C
【解析】电梯向上加速运动，所以木箱处于超重状态．对木箱，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma，即FN＝mg＋m×0.2g＝1.2 mg，选项C正确．
5．D　
【解析】由题意知某时刻某人在竖直向上运动的电梯中最多举起了60 kg的物体，可知物体处于失重状态，此人最大的举力为F＝mg＝50×10 N＝500 N，则由牛顿第二定律得，m′g－F＝m′a，解得a＝＝ m/s2＝ m/s2，方向竖直向下

6．B　
【解析】根据v?t图像中图线的斜率表示加速度可知，t＝0.5 s时他的加速度为0.3 m/s2，选项A错误；t＝0.4 s时他向上加速，加速度方向向上，他处于超重状态，选项B正确；t＝1.1 s时他的加速度为0，他受到单杠的作用力的大小等于600 N，选项C错误；t＝1.5 s时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，选项D错误

7．B　
【解析】由图可知前10 s内材料的加速度a＝0.1 m/s2，由F－mg＝ma可解得悬线的拉力为1 515 N，选项A错误；由图像面积可得整个过程材料上升的高度是28 m，下降的高度为6 m,46 s末塔吊的材料离地面的距离为22 m，选项B正确；0～10 s材料加速度向上，材料处于超重状态，F>mg，钢索最容易发生断裂，30～36 s材料加速度向下，材料处于失重状态，F
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．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。

10．D　
【解析】将挂吊篮的绳子剪断瞬间，装水的杯子做自由落体运动，水处于完全失重状态，即可以认为水和球之间没有相互作用力。以杯子作为参考系，A受到向上的弹力作用，B受到向下的弹力作用，C不受到弹力作用，所以A球将向上运动，B球将向下运动，C球不动。


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．AC　
【解析】若不计空气阻力，整体做竖直上抛运动，处于完全失重状态，则A对B没有压力，B对A也没有支持力，故A正确，B错误；若考虑空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得：上升过程加速度大于g，再以球A为研究对象，根据牛顿第二定律分析：A受到的合力大于重力，A除受到重力外，还应受到向下的压力，因此B对A的压力向下，即A对B的上板一定有压力，C正确，D错误



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．BC　
【解析】由题图可以看出，0～t1，F＝mg，物块可能处于静止状态或匀速运动状态；t1～t2，F>mg，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，可能加速向上或减速向下运动；t2～t3，F＝mg，物块可能静止或匀速运动；t3～t4，F

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。