高中物理沪科版必修14 超重和失重随堂练习题

2020-2021学年新人教版必修第一册

4.6超重和失重 课时作业4（含解析）

1．2020年2月8日，瑞典20岁小将杜普兰蒂斯在男子撑杆跳高中以6米17的成绩打破世界纪录，若他下落到厚为1.17m的垫子中。下列对其跳高过程的分析正确的是（　　）

A．撑杆上升过程中他一直处于失重状态

B．其运动到最高点时处于平衡状态

C．其在空中下落过程约用时1s

D．其下落到垫子上时的速度大小约为5m/s

2．下列关于超重和失重的说法中，正确的是（ ）

A．物体处于超重状态时，其重力增加了

B．物体处于完全失重状态时，其重力为零

C．物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了

D．物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化

3．如图所示是某同学站在压力传感器上做下蹲、起立的动作时记录的压力随时间变化的图线，由图线可知，该同学的体重约为650N，在2~8s时间内（　　）

A．该同学做了一次下蹲再起立的动作

B．该同学做了两次下蹲再起立的动作

C．下蹲过程中该同学一直处于失重状态

D．下蹲过程中该同学先处于超重状态后处于失重状态

4．如图所示，体重为的某同学站在体重计上向下蹲，在下蹲的过程中，体重计的示数发生变化，则在一次完整的下蹲过程中，下列关于体重计的示数随时间变化图象可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

5．将一个质量为1 kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反。该过程的v－t图象如图所示，g取10 m/s2.下列说法中正确的是（　　）

A．小球所受重力和阻力之比为5∶1

B．小球上升过程与下落过程所用时间之比为2∶3

C．小球落回到抛出点时的速度大小为8 m/s

D．小球下落过程中，受到向上的空气阻力，处于超重状态

6．某跳水运动员在3m长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法中正确的是（ ）

A．人和踏板由C到B的过程中，人向上做匀加速运动

B．人和踏板由C到A的过程中，人处于超重状态

C．人和踏板由C到A的过程中，先超重后失重

D．人在C点具有最大速度

7．一个质量为50kg的人，站在竖直向上运动着的升降机地板上，他看到升降机上挂着重物的弹簧秤上示数为40N，已知重物质量为5kg，g取l0m/s2，则升降机中物体所处状态和这时，人对升降机地板的压力为（　　）

A．超重状态，500N B．超重状态，50N

C．失重状态，400N D．失重状态，40N

8．游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，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，游客是处在失重状态 B．当升降机匀速下降时，游客是处在超重状态

C．当升降机减速上升时，游客是处在失重状态 D．当升降机加速下降时，游客是处在超重状态

9．物理老师在课堂上将一张薄面纸夹在一本厚厚的“唐诗辞典”的最下层两个页面之间，并将它们静置于桌面上要求学生抽出面纸，结果面纸总被拉断。然后物理老师为学生表演一项“绝活”—手托“唐诗辞典”让其运动并完好无损地抽出了面纸，则“唐诗辞典”可能（　　）

A．水平向右匀速运动 B．水平向左匀速运动

C．向上加速运动 D．向下加速运动

10．-物体被吊车从地面吊起，该物体在竖直方向上运动的v一t图象如右图所示，不计空气阻力．关于物体在0—46 s内，下列说法正确的是

A．在30 s时物体距地面最高

B．在46 s时物体距地面的高度为22 m

C．在0—10 s内物体处于失重状态

D．在30—36 s内钢索最容易断裂

11．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）

A．0～t1时间内，FN<mg

B．t1～t2时间内，FN>mg

C．t2～t3时间内，FN>mg

D．t2～t3时间内，FN<mg

12．如图所示，超市为了方便顾客，安装了智能化的自动扶梯(无台阶)．为了节约能源，在没有乘客乘行时，自动扶梯以较小的速度匀速运行，当有乘客乘行时，自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行，则扶梯在运送乘客的过程中(　　)

A．乘客始终受摩擦力作用

B．乘客经历先超重再失重

C．乘客对扶梯的作用力始终竖直向下

D．扶梯对乘客的作用力始终竖直向上

13．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示．当此车减速上坡时(仅考虑乘客与水平面之间的作用)，则乘客（ ）

A．受到向后（水平向左）的摩擦力作用 B．处于超重状态

C．不受摩擦力的作用 D．所受合力竖直向上

14．下列实例属于超重现象的是（）

A．汽车驶过竖直面内凸拱形桥顶端

B．荡秋千的小孩通过最低点

C．跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动的过程中

D．火箭点火后加速升空

15．原来做匀速运动的升降机内有一被伸长弹簧拉住的具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示，现发现A突然被弹簧拉向右方．由此可判断，此时升降机的运动可能是（　　）

A．加速上升 B．减速上升 C．加速下降 D．减速下降

16．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重，一个可乘10多个人的环形座舱套在竖直柱子上由升降机先送上几十米的高处，然后让座舱自由落下，落到一定位置，制动系统启动，到地面时刚好停下，已知座舱开始下落时的高度为70m，当座舱自由下落距地面45m时开始制动，座舱均匀减速，到地面时刚好停下，当座舱落到离地10m处时，某人在电梯里最多能举起质量为的物体，问该人在地面上最多能举起质量M为多少的重物？重力加速度．

参考答案

1．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．撑杆上升的过程中，他先是有向上的加速度，后来变成向下的加速度，所以他先处于超重状态，再处于失重状态，故A错误；

B．他运动到最高点时，只受重力作用，受力不平衡，故B错误；

CD．他下落的高度大约为

h = 6.17m1.17m = 5m

由

解得下落时间t = 1s，又由

v = gt

解得其下落到垫子上时的速度大少约为v = 10m/s，故C正确，D错误。

故选C。

2．D

【解析】

【分析】

【详解】

重力 与质量和重力加速度有关，而质量是物体的固有属性，不会改变；同一位置处的重力加速度不会改变所以物体的重力不会因为超重和失重而发生变化，故D正确。

故选D。

3．A

【解析】

【分析】

【详解】

AB．人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，故A正确，B错误；

CD．由图可知，下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，故CD错误。

故选A。

4．D

【解析】

【分析】

【详解】

体重计的示数与人所受的支持力大小成正比，在整个下蹲中，人的速度从零开始逐渐增大后又逐渐减到零，因此人的加速度方向先向下后向上，由牛顿第二定律知，人先处于失重状态后处于超重状态，所以支持力先小于重力大小后大于重力大小。

故选D。

5．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．小球向上做匀减速直线运动的加速度大小

根据牛顿第二定律得

解得

小球所受重力

则小球所受重力和阻力之比为5∶1，A正确；

B．下降的加速度

解得

对上升的过程，采用逆向思维得

对下降的过程

则所用的时间之比为 ，B错误；

C．小球上升到最高点的高度

根据

解得小球落回到抛出点时的速度大小为

C错误；

D．小球在下落的过程中，加速度方向向下，处于失重状态，D错误。

故选A。

6．C

【解析】

试题分析:人由C到B的过程中，重力不变，弹力一直减小，合力先减小，所以加速度减小，故A错误；人和踏板由C到B的过程中，弹力大于重力，加速度向上，人处于超重状态，从B到A的过程中，重力大于弹力，加速度向下，处于失重状态，故B错误，C正确；人在C点的速度为零，故D错误．

故选C．

考点：超重和失重

7．C

【解析】

【分析】

【详解】

设弹簧秤示数为，重物质量为，对物体应用牛顿第二定律得

解得，方向向下，物体所处失重状态。

设人质量为，地板对人的支持力为，对人利用牛顿第二定律得

解得

根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小为，方向竖直向下。故选C。

8．C

【解析】

【分析】

【详解】

物体有向上的加速度时，处于超重状态，有向下的加速度时，处于失重状态。

A．当升降机加速上升时，加速度向上，游客是处在超重状态，故A错误；

B．当升降机匀速下降时，无加速度，游客既不超重也不失重，故B错误；

C．当升降机减速上升时，加速度向下，游客是处在失重状态，故C正确；

D．当升降机加速下降时，加速度向下，游客是处在失重状态，故D错误。

故选C。

9．D

【解析】

【分析】

【详解】

静置于桌面上时薄面纸容易被拉断，主要是因为薄面纸能够承受的最大拉力小于其最大的静摩擦力，最大静摩擦力和正压力成正比，老师是通过减小辞典对薄面纸压力来实现的

AB．水平向右匀速运动或者水平向左匀速运动，都不能够减小辞典对薄面纸压力，故AB错误；

C．向上加速运动，加速度方向向上，辞典处于超重状态，对薄面纸的压力增大，故C错误；

D．向下加速运动，加速度方向向下，辞典处于失重状态，对薄面纸的压力减小，故D正确。

故选D。

10．B

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图可知0-36 s内速度方向均为正，故在36 s时物体距地面最高，故A错误；

B．在46 s时物体距地面的高度为

故B正确；

C．在0-10 s内加速度向上，故物体处于超重状态，故C错误；

D．在30-36 s内物体的加速度向下，故物体处于失重状态，钢索不容易断裂，故D错误。

故选B。

11．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．由x－t图象的斜率表示速度，由图可知在0～t1时间内速度增加，该时间段内乘客加速上升，加速度方向向上，处于超重状态，乘客所受支持力大于重力，即

FN＞mg

故A错误；

B．在t1～t2时间内，x－t图象的斜率保持不变，乘客的速度不变，乘客向上做匀速直线运动，处于平衡状态，即

FN=mg

故B错误；

CD．在t2～t3时间内，x－t图象的斜率变小，乘客的速度v减小，乘客向上做减速运动，乘客处于失重状态，乘客所受支持力小于重力，即

FN＜mg

故C错误，D正确。

故选D。

12．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．乘客站在斜面上，始终受摩擦力作用，否则将沿斜面滑下来．故A正确；

B．加速运动阶段，乘客有向上的加速度，乘客处于超重状态；匀速运动阶段，扶梯对乘客的作用力等于重力，乘客既不超重，也不失重．故B错误；

CD．加速运动阶段，扶梯对乘客有沿斜面向上的摩擦力和垂直于斜面向上的支持力，二者的合力即扶梯对乘客的作用力指向斜上方；扶梯对乘客的作用力不是竖直向上．根据牛顿第三定律分析可知：乘客对扶梯的作用力不是竖直向下．故CD错误。

故选A。

点睛：本题考查物体的运动情况分析物体受力情况的能力．要注意的是匀速运动过程，扶梯对乘客没有摩擦力．

13．A

【解析】

【分析】

【详解】

AC．当减速上坡时，乘客加速度沿斜面向下，乘客有水平向左的分加速度，而静摩擦力必沿水平方向，所以受到向后（水平向左）的摩擦力作用，故A正确，C错误．

B．当减速上坡时，整体的加速度沿斜面向下，乘客具有向下的分加速度，所以根据牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，故B错误；

D．由于乘客加速度沿斜面向下，根据牛顿第二定律得所受力的合力沿斜面向下，故D错误．

14．BD

【解析】

【分析】

【详解】

A．汽车驶过竖直面内凸拱形桥顶端时，加速度向下，支持小于重力，所以汽车处于失重状态，A不符合题意；

B．荡秋千的小孩通过最低点时，加速度向上，支持力大于重力，小孩处于超重状态，B符合题意；

C．跳水运动员离开跳板向上运动时，与跳板分离，没有支持力，跳水运动员处于完全失重，C不符合题意；

D．火箭点火加速升空的过程中，加速度向上，火箭处于超重状态，D符合题意。

故选BD。

15．BC

【解析】

【分析】

【详解】

当升降机静止时，地板给物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡，且该静摩擦力可能小于或等于最大静摩擦力．当升降机有向下的加速度（加速下降或减速上升）时，必然会减小物体对地板的正压力，也就减小了最大静摩擦力，这时的最大静摩擦力小于电梯静止时的静摩擦力，而弹簧的弹力又未改变，故只有在这种情况下A才可能被拉向右方，故BC正确，AD错误．

16．

【解析】

【分析】

【详解】

座舱下落到距地面45m时，座舱的速度为v，根据可得：

当落到离地面45m的位置时开始制动，此后座舱做匀减速直线运动直到落到地面上，加速度不发生变化，

座舱落到离地面10m的位置时，物体做匀减速直线运动，则根据牛顿第二定律可知：

则：

该人在地面上最多能举起质量为：

【点睛】

从这个例题可以看出做自由落体运动的物体处于完全失重状态，对于两个或两个以上的物体组成的系统运动情况相同时，我们一般可采取整体法和隔离法求解问题，要注意受力分析时，分析哪些力是系统的外力哪些力是系统的内力．