4.6超重和失重 同步练习-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
同步练习
一、单项选择题
1．下列有关超重和失重的说法，正确的是(　　)
A．物体处于超重状态时，所受重力增大；处于失重状态时，所受重力为零
B．自由落体运动的物体处于完全失重状态
C．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于上升过程
D．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于下降过程
2．在一个封闭装置中，用弹簧测力计测一物体的重力，根据读数与物体实际重力之间的关系，判断以下说法中正确的是(　　)
A．读数偏大，表明装置加速上升
B．读数偏小，表明装置一定加速下降
C．读数为0，表明装置运动的加速度等于重力加速度，但无法判断是向上运动还是向下运动
D．读数准确，表明装置匀速上升或下降
3．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
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．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．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
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．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关系的图像可能是图中的(　　)
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
9．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
10．如图所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动。下列各种情况中，体重计的示数最大的是(　　)
A．电梯匀减速上升，加速度的大小为1.0
m/s2
B．电梯匀加速上升，加速度的大小为1.0
m/s2
C．电梯匀减速下降，加速度的大小为0.5
m/s2
D．电梯匀加速下降，加速度的大小为0.5
m/s2
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)质量为m的人站在电梯里，电梯减速下降，加速度大小为g(g为重力加速度)，则(　　)
A．人对电梯的压力大小为mg
B．人对电梯的压力大小为mg
C．人处于超重状态
D．人处于失重状态
三、非选择题
15．某人在以a＝0.5
m/s2的加速度匀加速下降的升降机中最多可举起m1＝90
kg的物体，则此人在地面上最多可举起多少千克的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝40
kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？(g取10
m/s2)
16．一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面75
m的高处，然后让座舱自由落下．落到离地面30
m高时，制动系统开始启动，座舱均匀减速，到地面时刚好停下．若座舱中某人用手托着m＝5
kg的铅球，取g＝10
m/s2，试求：
(1)从开始下落到最后着地经历的总时间；
(2)当座舱落到离地面35
m的位置时，手对球的支持力是多少；
(3)当座舱落到离地面15
m的位置时，球对手的压力．
参考答案与解析
一、单项选择题
1．B.
解析：当物体对悬挂物的拉力或对支撑面的压力大于它本身的重力时，是超重现象；当物体对悬挂物的拉力或对支撑面的压力小于它本身的重力时，是失重现象．超重和失重时，本身的重力没变，故A错误；自由落体运动的物体加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重状态，故B正确；在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，加速度方向向下，运动方向可能向上，也可能向下，故C、D错误．
2．C　
解析：读数偏大，表明装置处于超重状态，其加速度方向向上，可能的运动情况是加速上升或减速下降，故A错误，同理知B也错误。弹簧测力计读数为0，即完全失重，这表明整个装置运动的加速度等于重力加速度g。但是a＝g时，速度方向有可能向上，也有可能向下，还有可能沿其他方向，故C正确。读数准确，装置可能静止，也可能正在向任意一个方向做匀速直线运动，故D错误。
3．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。
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．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
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，Fs钢索最不容易发生断裂，选项C、D错误
8．B　
解析：根据v?t图像可知电梯的运动情况：加速下降→匀速下降→减速下降→加速上升→匀速上升→减速上升，根据牛顿第二定律F－mg＝ma可判断支持力F的变化情况：失重→等于重力→超重→超重→等于重力→失重，故选项B正确
9．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．
10．B　
解析：选项A，电梯匀减速上升，加速度向下，由牛顿第二定律有mg－F1＝ma1，解得F1＝m(g－a1)；选项B，电梯匀加速上升，加速度向上，由牛顿第二定律有F2－mg＝ma2，解得F2＝m(g＋a2)；选项C，电梯匀减速下降，加速度向上，由牛顿第二定律有F3－mg＝ma3，解得F3＝m(g＋a3)；选项D，电梯匀加速下降，加速度向下，由牛顿第二定律有mg－F4＝ma4，解得F4＝m(g－a4)。由题意知，a1＝a2＝1.0
m/s2，a3＝a4＝0.5
m/s2，故F2最大，选项B正确。
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．BC　
解析：由于电梯减速下降，故加速度向上，人处于超重状态；对人受力分析，受到重力mg，电梯底部的支持力FN，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma，解得：FN＝1.2mg；依据牛顿第三定律，则人对电梯底部的压力大小为1.2mg，故A、D错误，B、C正确。
三、非选择题
15．【答案】85.5
kg　11.375
m/s2
解析：以物体为研究对象，对物体进行受力分析及运动状态分析，如图甲所示，设人的最大“举力”为F
由牛顿第二定律得m1g－F＝m1a1
所以F＝m1(g－a1)＝855
N
当他在地面上举物体时，设最多举起质量为m0的物体，则有m0g－F＝0，所以m0＝85.5
kg.
此人在某一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝40
kg
的物体，由于m0＝85.5
kg>m2＝40
kg，显然此时升降机一定处于超重状态，对物体进行受力分析和运动情况分析，如图乙所示．
由牛顿第二定律得F－m2g＝m2a2
所以a2＝＝11.375
m/s2
即升降机加速上升的加速度为11.375
m/s2.
16．【答案】(1)5
s　(2)0　(3)125
N，方向竖直向下
解析：(1)由题意可知，座舱先自由下落
h1＝75
m－30
m＝45
m
由h1＝gt得t1＝＝3
s
下落45
m时的速度v1＝gt1＝30
m/s
减速过程中的平均速度v2＝＝15
m/s
减速时间t2＝＝2
s，总时间t＝t1＋t2＝5
s.
(2)离地面35
m时，座舱自由下落，处于完全失重状态，所以手对球的支持力为零．
(3)由v＝2gh1＝2ah2得，减速过程中加速度的大小
a＝15
m/s2
根据牛顿第二定律：N－mg＝ma
解得：N＝125
N，根据牛顿第三定律可知，球对手的压力为125
N，方向竖直向下．