高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系6 超重和失重课后测评

2021-2022学年度高一物理第四章运动和力的关系第六节超重和失重（暑期衔接练习五）（人教版2019）

一、单选题

1．如图所示，是某同学站在力板传感器上，做下蹲－起立的动作时记录的力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为牛顿)，横坐标为时间．由图线可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到以下信息(　　)

A．该同学做了两次下蹲－起立的动作

B．该同学做了一次下蹲－起立的动作，且下蹲后约2 s起立

C．下蹲过程中人处于失重状态

D．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态

2．在绕地球做匀速圆周运动的太空实验室内，下列仪器中可正常使用的是

A．打点计时器 B．天平 C．体重计 D．摆钟

3．如图是某物理兴趣小组记录的物体竖直上升时的速度一时间图象，若不计物体受到的空气阻力，则（　　）

A．物体前1s处于失重状态

B．在0~1s内，合力F不断减小

C．前4s内位移为6m

D．前3s内物体受的拉力不变

4．火箭回收是航天技术的一大进步，火箭在返回地面前的某段运动，可看成先匀速后减速的直线运动，最后撞落在地面上，不计火箭质量的变化，则（　　）

A．火箭在匀速下降过程中，机械能守恒

B．火箭在减速下降过程中，携带的检测仪器处于失重状态

C．火箭在减速下降过程中合力做功等于火箭机械能的变化

D．火箭着地时，火箭对地的平均作用力大于火箭所受重力

5．在电梯里，把一重物置于水平台秤上，台秤与力的传感器相连，电梯从静止开始一直上升，最后停止运动．传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图像，如图所示，取，则（    ）

A．从图中可以求出重物的重为50N

B．电梯上升时最大加速度为

C．0-4s电梯中的重物处于失重状态

D．18-22s内，电梯中的重物处于先失重再超重状态

6．2019年5月21日，中国选手王宇在国际田联世界挑战赛南京站跳高比赛中，以2米31的优异成绩夺得冠军。如图所示，跳高运动员离开地面后，在空中经历了上升和下落两个过程，则运动员（　　）

A．上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态

B．上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态

C．上升和下落过程均处于超重状态

D．上升和下落过程均处于失重状态

7．“天宫二号”是中国载人航天工程发射的第二个目标飞行器，当其在圆轨道上绕地球做匀速圆周运动时，舱内实验桌上一探测仪与“天宫二号”保持相对静止，则该探测仪（　　）

A．不受地球引力作用

B．所受地球引力与它在地面上所受重力相等

C．处于完全失重状态

D．所受地球引力和向心力平衡

8．“星跳水立方”节目中，某明星从跳板处由静止往下跳的过程中（运动过程中某明星可视为质点），其速度—时间图象如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．跳板距离水面的高度为10m

B．该明星入水前处于失重状态，入水后处于超重状态

C．1s末该明星的速度方向发生改变

D．该明星在整个下跳过程中的平均速度是10m/s

9．如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）．下列说法正确的是

A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零

B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力

C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力

D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力

二、多选题

10．某人提着箱子站在电梯里，电梯从一楼上升到三楼的整个过程中先匀加速后匀减速，关于此过程，下列说法正确的是

A．手对箱子的力大小始终等于箱子对手的力的大小

B．手对箱子的力大小始终等于箱子的重力的大小

C．人对电梯的压力先持续增大后持续减小

D．人对电梯的压力先大于人和箱子的总重力后小于人和箱子的总重力

11．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的0到t1时间内，升降机静止，电流表示数I0，则（　　）

A．t1到t2时间内升降机匀速上升 B．t1到t2时间内升降机加速上升

C．t2到t3时间内升降机匀速上升 D．t2到t3时间内升降机匀加速上升

12．在升降机里，一个小球系于弹簧下端，如图所示，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，则升降机运动情况可能是（       ）

A．以1m/s2的加速度加速下降 B．以4.9m/s2的加速度减速上升

C．以1m/s2的加速度加速上升 D．以4.9m/s2的加速度加速下降

13．下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是（　　）

A．电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状态

B．在空中做自由落体运动的物体，处于完全失重状态

C．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，车上乘客处于超重状态

D．人站在地面上，当其由站立状态开始下蹲的瞬间，处于失重状态

14．m=50kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图所示。取g =10m/s2，由图像可知（　　）

A．t=0.5s时他的加速度为3m/s2

B．t=0.4s时他处于失重状态

C．t=1.1s时，他受到单杠的作用力的大小是500N

D．t=1.5s时，他处于失重状态

三、填空题

15．电梯中有一个弹簧测力计上悬挂质量为1kg的物体，当电梯以的加速度匀减速上升时，弹簧测力计的示数为________N．若下降过程中弹簧测力计的示数是12N，则此时物体的加速度大小为________．

16．某人在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降机中，最多能举起80kg的物体，他在地面上最多能举起_____kg的物体；若此人在另一升降机中最多能举起100kg的物体，则此升降机运动的加速度大小为_____m/s2．

17．原来静止的升降机中站着一个人，当升降机竖直加速上升时，人对升降机底板的压力将___________（选填“增大”“减少”或“不变”）。

18．失重产生条件：物体具有_____________的加速度．

19．如图所示，某同学乘电梯从一层到四层，该同学的重力势能______（选填“增大”或“减小”）； 在电梯加速上升的过程中，该同学处于_______（选填“超重”或“失重”）．；

四、解答题

20．2017年12月17日上午10时34分，由机长吴鑫、试飞员徐远征驾驶的C919第二架客机，从浦东国际机场第四跑道起飞。飞机完成预定试飞科目后于12时34分安全返航着陆。对起飞BC段和降落DE段过程进行观察，模型示意图如图所示，记录数据如下表，如将起飞后BC段和降落前DE段均简化成匀变速直线运动。（取g＝10m/s2）

（1）求C919匀加速运动过程中加速度大小a1及位移大小x1；

（2）求C919匀减速运动过程中所受合力大小与重力的比值；

（3）试比较上述两个过程中飞机对飞行员的力与飞行员自身重力的大小关系。（只写出结果即可，不需论述理由）

21．蹦极是一项极限体育项目。运动员从高处跳下，在弹性绳被拉直前做自由落体运动；当弹性绳被拉直后，在弹性绳的缓冲作用下，运动员下降速度先增加再减小逐渐减为0。下降过程中，运动员在什么阶段分别处于超重、失重状态？

22．如图甲所示为学校操场上一质量不计的竖直滑竿，滑竿上端固定，下端悬空．为了研究学生沿竿的下滑情况，在竿顶部装有一拉力传感器，可显示竿顶端所受拉力的大小．现有一质量为50kg的学生（可视为质点）从上端由静止开始滑下，5s末滑到竿底时速度恰好为零．以学生开始下滑时刻为计时起点，传感器显示的拉力随时间变化情况如图乙所示，g取10m/s2．

求：

（1）该学生下滑过程中的最大速度；

（2）滑竿的长度．

23．光滑管状轨道由直轨道和圆弧形轨道组成，二者在处相切并平滑连接，为圆心，、在同一条水平线上，竖直．一直径略小于圆管直径的质量为的小球，用细线穿过管道与质量为的物块连接，将小球由点静止释放，当小球运动到处时细线断裂，小球继续运动．已知弧形轨道的半径为，所对应的圆心角为，、，．

（1）若，求小球在直轨道部分运动时的加速度大小．

（2）若，求小球从点抛出后下落高度时到点的水平位移．

（3）、满足什么关系时，小球能够运动到点？

24．在一个上端开口的塑料瓶侧壁的下部打几个小孔，在瓶内灌水之后，发现有水不断从小孔中流出。让瓶子做自由落体运动，观察下落过程中小孔是否有水流出。请解释产生这一现象的原因。如果将瓶子竖直向上抛出，小孔有没有水流出?

参考答案

1．B

【详解】

AB.人做下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重；起立对应先超重再失重．对应图象可知，该同学做了一次下蹲－起立的动作；由图象看出两次超重的时间间隔就是人蹲在地上持续的时间，约2 s，故A错误，B正确；

CD.下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，故CD错误．

2．A

【解析】

【详解】

在绕地球做匀速圆周运动的太空实验室内，处于完全失重状态。

A. 打点计时器与重力无关，可以使用，A正确。

B. 天平依靠重力工作，无法正常使用，B错误。

C. 体重计依靠重力工作，无法正常使用，C错误。

D. 摆重依靠重力工作，无法正常使用，D错误。

3．B

【详解】

A．前1s加速度向上，处于超重状态，故A错误；

BD．根据牛顿第二定律

可知，因为前1s加速度减小，合力减小，所以拉力减小，故B正确，D错误；

C．前4s图象与轴所围面积大于6m，即位移大于6m，故C错误。

故选B。

4．D

【详解】

A．火箭在匀速下降过程中，重力势能减小，动能不变，机械能减少，故A错误；

B．火箭在减速下降过程中，加速度方向向上，合力向上，所以携带的检测仪器处于超重状态，故B错误；

C．火箭在减速下降过程中合力做功等于火箭动能的变化，故C错误；

D．火箭着地做减速运动时，加速度向上，处于超重状态，所以火箭对地的平均作用力大于火箭所受重力，故D正确。

故选D。

5．B

【解析】

【详解】

4-18s内电梯匀速上升，则知 mg=30N，故A错误；在0-4s内，重物对台秤的最大压力 Nm=50N，由牛顿第二定律有：Nm-mg=mam，解得：最大加速度 m/s2=6.7m/s2，故B正确；.0-4s电梯中的重物所受的支持力大于重力，处于超重状态，故C错误；18-22s内，电梯中的重物所受的支持力小于重力，处于失重状态，故D错误。

故选B。

点睛：本题考查读图的能力，关键抓住产生超重和失重现象时，重物对台秤的压力与重力的关系．运用牛顿第二定律研究．注意重物所受的支持力大于重力，处于超重状态，反之是失重.

6．D

【详解】

ABCD．加速度方向向上超重，加速度方向向下是失重，上升过程运动员减速上升，加速度方向向下，处于失重状态，下落过程运动员加速下降，加速度方向向下，处于失重状态，ABC错误D正确。

故选D。

7．C

【详解】

ACD．天宫二号绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，舱内物体也做匀速圆周运动，只受万有引力，处于完全失重状态，故AD错误，C正确；

B．物体受到的万有引力与距离二次方成反比，故B错误。

故选C。

8．B

【详解】

A．由图象面积的意义得跳板距离水面的高度为

故A错误；

B．入水前具有竖直向下的加速度，处于失重状态，入水后具有竖直向上的加速度，处于超重状态，故B正确

C．1s末速度方向不变，故C错误；

D．由平均速度的定义式得

故D错误。

故选B。

9．A

【详解】

解：以A、B整体为研究对象：在上升和下降过程中仅受重力，由牛顿第二定律知加速度为g，方向竖直向下．

再以A为研究对象：因加速度为g，方向竖直向下，由牛顿第二定律知A所受合力为A的重力，所以A仅受重力作用，即A和B之间没有作用力．

故选A．

【点评】本题是整体法和隔离法的应用，整体跟部分的运动情况相同，可以通过计算整体的加速度来确定部分的加速度，再对部分进行受力分析，得出最终结论．

10．AD

【详解】

A.根据牛顿第三定律可知，人手对箱子力的大小始终等于箱子对手的力的大小，故A正确；

B.向上加速时处于超重状态，向上减速时处于失重状态，则手对箱子的拉力先大于箱子的重力，后小于箱子的重力，故B错误

CD.向上匀加速时，人对电梯的压力大于人和箱子的总重力，但并不是持续增大，向上:匀减速时，人对电梯的压力小于人和箱子的总重力，但不是持续减小，故C错误，选项D正确．

11．BD

【详解】

AB．t1到t2时间内，电流增大，电阻减小，因为压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以压力增大，静止时

t1到t2时间内根据牛顿第二定律

合力向上，加速度向上，向上做加速度增大的加速运动，故A错误、B正确；

CD．t2到t3时间内电流不变，电阻不变，压力不变，电流大于静止时的电流，压力大于静止时的压力，对物块受力分析，受到重力和支持力，根据牛顿第二定律

合力向上，加速度向上，加速度不变，所以t2到t3时间内升降机匀加速上升，故C错误，D正确。

故选BD。

12．BD

【详解】

升降机静止时，弹簧伸长4 cm，则；当升降机运动时弹簧伸长2 cm，则；联立解得：，方向竖直向下．升降机可能是加速下降，也可能是减速上升．故BD两项正确，AC两项错误．

13．BD

【详解】

A．电梯正在减速上升，加速度向下，则在电梯中的乘客处于失重状态，选项A错误；

B．在空中做自由落体运动的物体，加速度为向下的g，处于完全失重状态，选项B正确；

C．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，竖直方向加速度为零，则车上乘客既不超重也不失重，选项C错误；

D．人站在地面上，当其由站立状态开始下蹲的瞬间，加速度向下，则处于失重状态，选项D正确。

故选BD。

14．CD

【详解】

A．t=0.5s时他的加速度为

A错误；

B．t=0.4s时，他加速上升，处于超重状态，B错误；

C．t=1.1s时，图像的斜率为零，即加速度为零，单杠对他的作用力与重力平衡，所以他受到单杠的作用力的大小是500N，C正确；

D．t=1.5s时，他减速上升，处于失重状态，D正确。

故选CD。

15．8    2   

【详解】

以竖直向上为正方向，物体受到重力和弹簧弹力，根据牛顿运动定律可知，

[1]代入数据可得，F=8N

[2]代入数据可得，，方向竖直向上

16．60    4   

【分析】

在加速下降的升降机中的物体处于失重状态，根据牛顿第二定律，可得人对物体的举力；若此人在另一升降机中最多能举起100kg的物体，同理根据牛顿第二定律可求得升降机运动的加速度．

【详解】

在以a1=2.5m/s2的加速度加速下降的升降机中，物体处于失重状态，对物体有：mg-F=ma1，人对物体的举力F=mg-ma1=8010N-802.5N=600N，所以他在地面上最多能举起60kg的物体；若此人在另一升降机中最多能举起100kg的物体，设升降机运动的加速度为a2，对物体有：m´g-F=m´a2，解得a2=4m/s2.

故答案为60；4

17．增大

【详解】

[1] 人静止时，重力大小等于支持力，升降机竖直加速上升时，有向上的加速度，升降机底板对人的支持力大小大于人的重力，根据牛顿第三定律，人对升降机底板的压力也大于人的重力，即人对升降机底板的压力增大。

18．向下

【详解】

[1]当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度；如果没有压力了，那么就是处于完全失重状态，此时向下加速度的大小为重力加速度，所以失重产生条件：物体具有向下的加速度。

19．增大    超重   

【详解】

从一层到四层，高度增加，克服重力做功，重力势能增加，加速上升，即加速度向上，该同学在运动过程中受电梯竖直向上的支持力，竖直向下的重力，故根据牛顿第二定律可知，故处于超重状态；

【点睛】重力做负功，重力势能增大，重力做正功，重力势能增大；加速度竖直向上时，物体处于超重状态，加速度向下时，物体处于失重状态．

20．（1）0.035m/s2；130800m；（2）0.0039；（3）见解析

【详解】

（1）根据运动学公式，可得C919在匀加速运动过程中加速度大小为

根据公式，可得位移大小为

（2）根据运动学公式，可得C919在匀减速运动过程加速度为

则C919匀减速运动过程中所受合力大小与重力的比值

（3）上升过程中，对飞行员的力大于重力；下降过程中，对飞行员的力大于重力。

21．在弹性绳被拉直前运动员处于完全失重状态；从弹性绳刚被拉直到绳的拉力增大到等于运动员的重力，运动员处于失重状态；从弹性绳的拉力等于运动员的重力开始直到运动员的速度减小为零，运动员处于超重状态。

【详解】

超重是指物体对支持面的压力或者悬挂绳的拉力大于自身的重力，失重是指压力或拉力小于自身重力，完全失重是指压力或拉力为零，据此可以判断：在弹性绳被拉直前运动员处于完全失重状态；从弹性绳刚被拉直到绳的拉力增大到等于运动员的重力，运动员处于失重状态；从弹性绳的拉力等于运动员的重力开始直到运动员的速度减小为零，运动员处于超重状态。

22．（1）2.4m/s（2）6m

【详解】

（1）由图读出人的重力G=500N，人的质量为

m=

在0﹣1s内，人的重力大于摩擦力，人做匀加速运动，1﹣5s内，人的重力小于摩擦力，人做匀减速运动，则在t=1s末人的速度最大．设在0﹣1s内人的加速度大小分别为a1，根据牛顿第二定律

G﹣F1=ma1

得到

t=1s末人的速度最大，最大速度为

vmax=a1t1=2.4×1m/s=2.4m/s

（2）人在0﹣1s内位移为

人在1﹣5s时间内的位移为

所以滑杆的长度为

L=x1+x2=6m

23．（1）7m/s2（2）m；（3）M ≥m．

【详解】

（1）设细线中张力为F，对小球：

F-mgsin53°=ma

对物块：

Mg-F=Ma              

联立解得：

a=7m/s2

（2）在Rt△OAB中，得：

；

由v2=2axAB代入数据解得：

从B到C，根据机械能守恒，有：

小球离开C后做平抛运动，有：

x=vCt

联立并代入数据解得：

（3）小球A→B：M、m系统机械能守恒，有：

线断后，小球B→C，

联立解得：

24．将塑料瓶自由下落，由于空气阻力不计，塑料瓶及水的加速度都等于重力加速度，处于完全失重状态，故塑料瓶中各层水之间没有压力，在下落过程中，水都不会从孔中流出；如果将瓶子竖直向上抛出，小孔没有水流出

【详解】

将塑料瓶自由下落，由于空气阻力不计，塑料瓶及水的加速度都等于重力加速度，处于完全失重状态，故塑料瓶中各层水之间没有压力，在下落过程中，水都不会从孔中流出；

如果将瓶子竖直向上抛出，塑料瓶及水的加速度也都等于重力加速度，处于完全失重状态，故塑料瓶中各层水之间没有压力，在下落过程中，水都不会从孔中流出；