4.6 超重与失重课堂堂堂练—— 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

新高一2021
2021-2022学年度物理课堂堂堂练
第四章
运动和力的关系
第六节
超重与失重
一、单选题
1．下列说法不正确的是（　　）
A．物体受到合外力的作用，立即产生加速度
B．有弹力一定有摩擦力，有摩擦力不一定有弹力
C．合力一定时，两等大分力间的夹角越大，则两分力越大
D．从“蹲下”状态到“起立”过程中，先出现超重现象后出现失重现象
2．广州塔又称广州新电视塔，总高度600m，是广州的标志性建筑之一，随着超级高楼越来越多，高速电梯在日常生活中越来越重要。在某次对广州塔高速电梯的测试中，电梯的时间—速度图像如图所示，图中倾斜的虚线a、b分别为曲线在时和时的切线，下列说法正确的是（　　）
A．0~10s时间内电梯的加速度逐渐增大
B．时电梯一定处于超重状态
C．时电梯的加速度大小为
D．时电梯的加速度为时电梯加速度的6倍
3．一物体被吊车用钢索竖直向上提升过程的v-t图像如图所示。下列判断正确的是（　　）
A．0～35s内物体被吊起提升高度为60m
B．0～10s内的平均速度大于30s～35s内的平均速度
C．10～30s内物体速度最大，钢索最容易断裂
D．30～35s物体的加速度最大
4．在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作，传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的（　　）
A．
B．
C．
D．
5．为了模拟跳水运动员的运动规律，t＝0时刻，某同学将一小球（看做质点）从平台边缘向上抛出，小球的速度与时间关系图象如图所示，不计空气阻力，取重力加速度大小为g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．小球上升高度为1.6m
B．跳台与水面的高度差是3.2m
C．1.2s至2.0s时间内小球处于超重状态
D．小球潜入水中的深度大于3.2m
6．在身体素质测试“原地纵跳摸高”科目中，某同学按科目要求所做的四个动作过程如下图所示，其中处于超重状态的过程是（　　）
A．静止站立
B．加速下蹲
C．加速上升
D．离地上升
7．在电梯中，把一重物置于水平台秤上，台秤与力传感器相连，电梯先从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动；传感器屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系（FN-t）图象，如图所示，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．电梯在启动阶段经历了4s的加速上升过程
B．电梯的最大加速度是m/s2
C．重物在0到4s的时间里，先超重后失重
D．在整个过程中，重物重力先变大，后不变，再变小，最后又不变
8．将重40N的物体放在竖直升降电梯的地板上。某段时间内，物体受到电梯地板的支持力随时间变化的图像如图所示，由此可以判断（　　）
A．t=1s时刻电梯只可能向上减速运动
B．t=6s时刻电梯一定处于静
止状态
C．t=1ls时刻电梯不可能正在向上运动
D．t=11s时刻电梯的加速度方向一定竖直向下
二、多选题
9．如图所示，质量为M=7kg的箱子B置于光滑水平面上。箱子底板上放一质量为m2=1kg的物体C，质量为m1=2kg的物休A经过定滑轮的轻绳与箱子B相连，在A加速下落的过程中，C与箱子B始终你持相对静止，不计定滑轮的质量和一切阻力，取g=10m/s2，下列正确的是（　　）
A．物体A处于完全失重状态
B．物体A的加速度大小为2m/s2
C．物体对箱子B的静摩擦力大小为16N
D．轻绳对定滑轮的作用力大小为16N
10．在工地上，吊车的钢绳吊着木箱静止在某一高度处，木箱内放置一个500kg的物体。钢绳拉着木箱向上由静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s2，在第2s末钢绳突然断裂，此后木箱先向上做匀减速运动，到达最高点后开始竖直下落，第5s末落至地面。木箱在空中运动的过程中底面始终保持水平，重力加速度取10m/s2，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（
）
A．第1s末物体处于超重状态
B．第1.5s末钢绳对木箱的拉力为6
×
104N
C．第3s末物体对木箱底面的压力为零
D．木箱原先静止处离地的高度为29m
11．如图所示，在水平面上放置一倾角为足够长的斜面P，自斜面上由静止释放一个小物块Q，P保持静止间动摩擦因数为，Q下滑的加速度为。现对Q施加一个竖直向下大小为的恒力，P仍静止，Q下滑的加速度为，由于施加恒力作用而P对地面的压力大小增大了，下列判断正确的是（
）
A．
B．
C．
D．
三、解答题
12．升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20kg的物体（g=10m/s2），当升降机
（1）当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小是多少？
（2）当升降机以1m/s2的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体所受的支持力大小是多少？
（3）当升降机以5m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体所受的支持力大小是多少？
（4）当升降机自由下落时，物体对台秤的压力为多少？
13．把一体重计放在竖直电梯的底板上，某同学站在体重计上，电梯启动并竖直上升，发现某段时间内，体重计的示数比电梯静止时的示数增加了，在到达目标楼层前某段时间内，又发现体重计示数比电梯静止时的示数减少了。求：
(1)两次示数对应的时间段内该同学对体重计压力的大小之比；
(2)两次示数对应的时间段内电梯的加速度大小之比。
14．如图所示，将一个斜面放在小车上面固定，斜面倾角θ=37°，紧靠斜面有一质量为5kg的光滑球，取重力加速度g＝10
m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8，则：试求在下列状态下：
(1)小车向右匀速运动时，斜面和小车对小球的弹力大小分别是多少？
(2)小车向右以加速度3m/s2做匀加速直线运动，斜面和小车对小球的弹力大小分别是多少？
(3)小车至少以多大的加速度运动才能使小球相对于斜面向上运动。
15．如图甲所示，用一细线悬挂一质量m=1.0kg的物块，在细线拉力F作用下，物块由静止开始竖直向上运动。某探究小组的同学用电脑描绘出物块运动的v-t图像如图乙所示。取重力加速度g=10m/s2。求∶
(1)物块在前4s内通过的位移；
(2)在前4s内细线对物块拉力F的最小值；在图丙所示的F-t坐标系中画出拉力F随时间t变化的图线。
试卷第2页，总2页
试卷第1页，总1页
参考答案
1．B
【详解】
A．由牛顿第二定律公式
可知物体受到合外力的作用，立即产生加速度，故A正确；
B．摩擦力产生的条件是、接触、相互挤压、相对运动或有相对运动的趋势，可知有弹力不一定有摩擦力，有摩擦一定有弹力，故B错误；
C．合成规律：夹角一定，分力越大合力越大；分力一定，夹角越大合力越小。好好体会这两点，分力大小与夹角大小在得到合力上有相反的效果。所以：夹角越大效果合力小，想让合力不变，就得增大分力了，故C正确；
D．从“蹲下”状态到“起立”过程中，人的速度先增大后减小，为先向上加速后向上减速，先出现超重现象后出现失重现象，故D正确。
本题选错误项，故选B。
2．D
【详解】
A．由题图可知，图中切线斜率的倒数表示加速度大小，即
由图可知切线斜率逐渐增大，所以电梯的加速度逐渐减小，选项A错误；
B．由图可知2s时电梯的速度逐渐增大，但不知道电梯在向上运动还是在向下运动，所以不能判断电梯是超重状态还是失重状态，选项B错误；
C．时有
选项C错误；
D．时
则
选项D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．v-t图像图线与时间轴所围成的面积表示位移，则0～35s内物体被吊起提升高度为
故A错误；
B．根据平均速度公式
知，0～10s内的平均速度的大小等于30s～35s内的平均速度的大小，均为1m/s，故B错误；
C．由v?t图象知10～30s内物体速度最大，但为匀速直线运动，拉力等于重力；前10s内物体做匀加速直线运动，处于超重状态，拉力最大，钢索最容易发生断裂。故C错误；
D．由v?t图象图线斜率等于加速度，知30～35s物体的加速度最大，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
人的下蹲动作是先加速后减速的。人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，此时人对传感器的压力小于人的重力的大小；在减速下蹲的过程中，加速度方向向上，处于超重状态，此时人对传感器的压力大于人的重力的大小。
故选D。
5．C
【详解】
A．由图可知，上升时间0.4s，上升的高度为
A错误；
B．自由下落的高度为
跳台与水面的高度差为
B错误；
C．1.2s至2.0s时间内进入水中减速下降，加速度向上，处于超重状态，C正确；
D．若小球潜入水中的过程做匀减速直线运动，则位移大小为
而实际上，小球做加速度减小的减速运动，相同时间位移较小，故小球潜入水中的实际深度小于3.2m，D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．静止站立处于平衡状态，A错误；
B．加速下蹲，加速度向下，支持力小于重力，处于失重状态，B错误；
C．加速上升，加速度向上，支持力大于重力，处于超重状态，C正确；
D．离地上升处于完全失重状态，D错误。
故选C。
7．A
【详解】
AC．0~4s，压力大于重力，电梯加速度竖直向上，处于超重状态，做加速上升。故A正确；C错误；
B．根据图像信息可得，压力保持不变时，根据二力平衡有
解得
压力即支持力最大为50N，此时加速度最大，由牛顿第二定律有
代入数据，得
故B错误；
D．在整个过程中，重物重力保持不变。故D错误。
故选A。
8．D
【详解】
A．t=1s时刻，物体受到电梯地板的支持力大于重力，加速度竖直向上，电梯可能向上加速运动，也可能向下减速运动。故A错误；
B．t=6s时刻，物体受到电梯地板的支持力等于重力。电梯可能静止，也可能做匀速运动。故B错误；
CD．t=1ls时刻，物体受到电梯地板的支持力小于重力，加速度竖直向下，电梯可能向上减速运动，也可能向下减速运动。故C错误；D正确。
故选D。
9．BD
【详解】
AB．设绳子拉力为F，则对A
对BC整体
解得
则a加速度向下处于失重但不是完全失重，A错误B正确；
C．摩擦力提供C的加速度
C错误；
D．由于滑轮两侧绳子垂直，则对滑轮的力为
D正确。
故选BD。
10．ACD
【详解】
A．第1s末，物体的加速度向上，物体处于超重状态，A正确；
B．第1.5s末，根据牛顿第二定律有
F
-
mg
=
ma
代入数据可解得F
=
6
×
103N，B错误；
C．第2s末钢绳突然断裂，此后木箱只受重力作用，直至第5s末落地，因此第3s末物体的加速度为重力加速度g，物体处于完全失重状态，物体对木箱底面的压力为0，C正确；
D．木箱2s内上升高度
h1=
a1t12
代入数据得
h1=
4m
第2s末的速度
v1=
at1=
4m/s
钢绳断裂后木箱向上做匀减速直线运动的时间
t2=
代入数据得
t2=
0.4s
上升的高度
h2=
代入数据得
h2=
0.8m
到最高点后木箱做自由落体运动，下落高度
h
=
g(t
-
t1
-
t2)2
代入数据得
h
=
33.8m
则木箱原先静止处离地高度为
h
=
h
-
h1
-
h2
代入数据得
h
=
29m
D正确。
故选ACD。
11．BC
【详解】
AB．施加F前，根据牛顿第二定律可知
其竖直分加速度
根据失重规律可知地面对P的支持力
施加F后，根据牛顿第二定律可知
其竖直分加速度
根据失重规律可知地面对P的支持力
根据，可知，A错误、B正确；
CD．由可知，又
则，C正确、D错误。
故选BC。
12．（1）200N；（2）超重，220N；（3）失重，100N；（4）0
【详解】
（1）当升降机匀速上升时，根据
根据牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小200N
（2）当升降机以1m/s2的加速度竖直上升时，加速度方向向上，物体处于超重状态，根据牛顿第二定律
解得
（3）当升降机以5m/s2的加速度减速上升时，加速度方向向下，物体处于失重状态，根据牛顿第二定律
解得
（4）当升降机自由下落时，加速度等于重力加速度，则物体处于完全失重状态，则物体对台秤的压力为0
13．(1)4∶3；(2)2∶1
【详解】
(1)设电梯静止时体重计的示数为FN0，物体的重力为G，则有
FN0
=
G
电梯上升过程中，体重计在先后两段时间内的示数分别为FN1和FN2，由题意有
FN1
=(1+0.2）FN0
FN2
=(1-0.1）FN0
解得
(2)设物体的质量为m，在先后两段时间内的电梯的加速度大小分别为a1和a2，由牛顿第二定律得
FN1－G
=ma1
G
－FN2=ma2
解得
14．(1)0
，50N　(2)25N
，30N
(3)7.5m/s2
【详解】
(1)小车匀速运动时，小球随之一起匀速运动，合力为零，斜面对小球的弹力大小为0，竖直方向上小车对小球的弹力等于小球重力，即：
否则小球的合力不为零，不能做匀速运动.
(2)小车向右以加速度a1=3m/s2做匀加速直线运动时受力分析如图所示，有：
代入数据解得：N1=25N，N2=30N
(3)要使小球相对于斜面向上运动，则小车对小球弹力为0，球只受重力和斜面的弹力，受力分析如图，有：
代入数据解得：
答：(1)小车向右匀速运动时，斜面对小球的弹力为0和小车对小球的弹力为50N
(2)小车向右以加速度3m/s2做匀加速直线运动，斜面和小车对小球的弹力大小分别是N1=25N，N2=30N.
(3)小车至少以加速度向右运动才能使小球相对于斜面向上运动。
15．(1)12.5m；(2)7.5N，见解析
【详解】
(1)
v-t图像的面积表示位移，可得物块在前4s内通过的位移为
(1)第1s内物体加速上升，由牛顿第二定律可得
由图乙可知a1=5m/s2，可得，第2s处于平衡状态，，最后2s减速上升，由图乙可知a1=2.5m/s2，由牛顿第二定律可得
可得，故在前4s内细线对物块拉力F的最小值为7.5N，F随时间t变化的图线如图所示
答案第1页，总2页