高中沪科版 (2019)第4章 牛顿运动定律4.6 超重与失重习题

【名师】4.6超重与失重-1课时练习

一．单项选择

1．小明家住26层。他放学后，乘坐电梯从1层直达26层。假设电梯刚起动时做加速直线运动，中间一段时间内做匀速直线运动，最后一段时间内做减速直线运动。在电梯从1层直达26层的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．电梯刚起动时，小明处于失重状态 B．电梯刚起动时，小明处于超重状态

C．电梯运动的速度方向发生了变化 D．电梯运动的加速度方向一直不变

2．某同学下蹲．起立，通过力传感器采集的图像如图所示。已知重力加速度，下列说法正确的是（　 　）

A．人的质量约为500kg

B．AB段为下蹲过程，BC段为起立过程

C．下蹲过程的最大加速度为，此时处于失重状态

D．起立过程的最大加速度为，此时处于超重状态

3．如图，站在电梯内的人质量为M，举起质量为m的木箱紧压在电梯的顶板上，当木箱和人共同以a的加速度随电梯加速上升时，测得木箱对顶板的压力为F。下列说法正确的是（　　）

A．人对电梯底板的压力大小为 B．人对电梯底板的压力大小为

C．人对木箱的推力大小为 D．人对木箱的推力大小为

4．如图所示，假设跳水运动员（视为质点）起跳离开跳板后在一条直线上运动，其离开跳板至入水后竖直向下速度减为零的过程中，最大速度大小为v，离开跳板时速度大小为，不计空气阻力，在水中受到的阻力恒定，水中竖直向下运动的时间与空中运动的时间相等，重力加速度大小为，则（　　）

A. 运动员在空中运动过程中先超重再失重 B. 运动员在空中运动的时间为

C. 跳板离水面的高度为 D. 运动员入水的深度为

5．一个质量为1kg的物体用一轻质弹簧测力计竖直悬挂在升降机内，下列说法正确的是 （　　）

A．只有当弹簧测力计的示数为零时，物体才处于失重状态

B．弹簧测力计的示数为5N时，物体的重力大小也为5N

C．升降机向上加速运动时，弹簧测力计的示数大于10N

D．升降机向下减速运动时，弹簧测力计的示数小于10N

6．长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感器，如图甲所示，木板由水平位置缓慢向上转动（即木板与地面的夹角变大），另一端不动，摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力随角度的变化图像如图乙所示，重力加速度为g，下列判断正确的是（　　 ）

A．木块与木板间的动摩擦因数

B．木块与木板间的动摩擦因数

C．木板与地面的夹角为时，木块做自由落体运动

D．木板由转到的过程中，木块的速度变化越来越慢

7．有一个10N的重物，挂在固定在电梯顶部的弹簧测力计的下端。某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数为 8 N，如图所示，此时（　　）

A．重物可能向上加速运动，处于超重状态

B．重物可能向下加速运动，处于失重状态

C．重物可能向上匀速运动，处于平衡状态

D．重物可能向下匀速运动，处于平衡状态

8．假设跳水运动员（视为质点）起跳离开跳板后在一条直线上运动，其离开跳板至入水后竖直向下速度减为零的过程中，最大速度大小为v，离开跳板时速度大小为，不计空气阻力，在水中受到的阻力恒定，水中竖直向下运动的时间与空中运动的时间相等，重力加速度大小为，则（　　）

A．运动员在空中运动过程中先超重再失重 B．运动员在空中运动的时间为

C．跳板离水面的高度为 D．运动员入水的深度为

9．倾角为．质量为M的斜面体始终静止在水平桌面上，质量为m的木块沿光滑斜面自由下滑。下列结论正确的是（　　）

A．斜面体处于超重状态

B．木块对斜面体的压力大小是

C．桌面对斜面体的摩擦力大小是

D．桌面对斜面体的支持力大小是

10．建筑工地常用吊车通过绳索将建筑材料从地面吊到高处（如图甲）。图乙为建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，下列判断正确的是（　　）

A．前5 s的平均速度是0.5 m/s B．前10 s绳索最容易发生断裂

C．30～36 s材料处于超重状态 D．整个过程材料上升高度是36 m

11．极限跳水也叫高台跳水，一般是在悬崖或者港口上搭建跳台，选手们从高处一跃而下，惊险刺激的场景令观众大呼过瘾。如图所示，一选手从距离水面高为20 m的跳台上跳下，忽略选手跳离时的初速度，选手受到的空气阻力跟速度成正比，重力加速度取g=10 m/s2，则选手在入水前，下列说法正确的是（　　）

A．选手在空中做匀加速运动 B．选手从开始跳下到入水的时间等于2 s

C．选手加速下落时处于失重状态 D．选手最后可能会减速下落处于超重状态

12．用弹簧测力计拉着重为10N的物体加速上升，则弹簧测力计的示数（　　）

A．小于10N B．等于10N C．大于10N D．以上情况均有可能

13．“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

14．一货箱随竖直升降机运动的速度—时间图象如图所示，取竖直向上为正方向，下列说法正确的是（　　）

A．在t2时货箱运动到最高位置

B．在t2～t3时间内，货箱所受的合力竖直向上且不断减小

C．在t4～t5时间内，货箱处于失重状态

D．在t6～t7时间内，货箱做匀加速运动

15．质量为M的楔形物块放置在粗糙水平地面上，质量为m的滑块恰能沿楔形物块的斜面匀速下滑；现在让滑块做以下四种情况的运动，运动过程中楔形物块始终静止在地面上，重力加速度为g。

情况一：如图甲，滑块沿楔形物块的斜面匀速下滑时，地面对楔形物块的支持力大小为，对楔形物块的摩擦力的大小为；

情况二：接情况一，某时刻给滑块施加一平行斜面向下的推力F，使滑块沿斜面向下做加速运动，此过程中地面对楔形物块的支持力大小为，对楔形物块的摩擦力的大小为；

情况三：将滑块换成质量为m的玩具遥控电动小汽车放在楔形物块的斜面上，如图乙，遥控小汽车匀速向上运动，此过程地面对楔形物块的支持力大小为，对楔形物块的摩擦力的大小为；

情况四：接情况三，遥控小汽车在楔形物块的斜面上加速向上运动，此过程地面对楔形物块的支持力大小为，对楔形物块的摩擦力的大小为，则以下正确的是（　　）

A．；，方向向右

B．；，方向向左

C．；

D．；

16．小明站在电梯里的测力计上，电梯静止时，测力计示数为500N。当电梯以1m/s2的加速度加速上升时，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．小明处于失重状态，测力计的示数为450N

B．小明处于失重状态，测力计的示数为50N

C．小明处于超重状态，测力计的示数为550N

D．小明处于超重状态，测力计的示数为50N

17．如图所示，老师用力传感器提着重物在竖直方向上做了一个超．失重实验，并截取了电脑显示器上所显示F-t图像的其中一段，如图（b）所示，则（　 　）

A．t0阶段重物一定处于静止状态 B．t1到t2阶段重物先向上加速后向下减速

C．t2阶段重物处于超重状态 D．t3阶段重物处于静止状态或匀速直线运动状态

18．如图所示，小芳同学利用体重计研究超重和失重现象．她首先蹲在体重计上，然后突然起立．她从开始起立到最终静止的过程中，体重计示数变化情况是　　

A. 先小于体重，后等于体重

B. 先大于体重，后等于体重

C. 先小于体重，后大于体重，最后等于体重

D. 先大于体重，后小于体重，最后等于体重

参考答案与试题解析

1．【答案】B

【解析】

AB．电梯刚起动时，加速度向上，则小明处于超重状态，选项A错误，B正确；

C．电梯运动的速度方向一直向上，方向没发生变化，选项C错误；

D．开始时电梯加速度向上，最后阶段加速度向下，则电梯运动的加速度方向发生了变化，选项D错误。

故选B。

2．【答案】C

【解析】

A.由题图可知，人的重力约为500N，所以质量约为50kg，故A错误；

B.人在下蹲过程中会经历加速运动和减速运动两个过程，人在加速运动的过程中处于失重状态，F小于人的重力，人在减速运动过程中处于超重状态，F大于人的重力，因此AB和BC段分别代表了下蹲过程中两个不同的运动阶段，故B错误；

C.由题图并根据牛顿第二定律可知在AB段F达到最小值200N时人的加速度最大，为

且此时人处于失重状态，故C正确；

D. 由题图并根据牛顿第二定律可知在坐标系右半部分代表起立过程的曲线中F达到最小值300N时人的加速度最大，为

且此时人处于失重状态，故D错误。

故选C。

3．【答案】B

【解析】

AB．设电梯底板对人的支持力大小为N，则根据牛顿第二定律有

解得

根据牛顿第三定律可知人对电梯底板的压力大小为

故A错误，B正确；

CD．设人对木箱的推力小为T，则根据牛顿第二定律有

解得

故CD错误。

故选B。

4．【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．起跳后到入水前均只受重力，一直处于失重状态，A错误；

BCD．跳板离水面的高度为

运动员在空中运动时间

运动员入水的深度

BC错误D正确。

故选D。

5．【答案】C

【解析】

A．只要当弹簧测力计的示数小于物体的重力时，物体就处于失重状态，所以A错误；

B．物体的重力大小只与当地的重力加速度及物体的质量有关，所以B错误；

C．根据牛顿第二定律

可知，当升降机向上加速运动时，弹簧测力计的示数大于10N，所以C正确；

D．升降机向下减速运动时，其加速度向上，合外力向上，所以弹簧测力计的示数大于10N，则D错误；

故选C。

6．【答案】B

【解析】

AB．木块受到的摩擦力在开始到滑动过程为静摩擦力，大小为

故为正弦规律变化；

滑动后摩擦力变为滑动摩擦力，大小为

为余弦规律变化。

滑动摩擦力一般小于最大静摩擦力，当夹角为时，最大静摩擦力为，而滑动摩擦力为，则有

解得

选项A错误，B正确；

C．木板与地面的夹角为时，摩擦力为零，则木块只受重力作用，但此时速度不是零，物体不做自由落体运动，做初速度不为零．加速度为的匀加速运动，选项C错误；

D．对木块根据牛顿第二定律有

则

所以木板由转到的的过程中即随着的增大，加速度增大，即速度变化越来越快，选项D错误。

故选B。

7．【答案】B

【解析】

由题知，弹簧测力计的示数为8N，小于重物的重力10N，说明重物处于失重状态，所以重物的运动情况，可能是向下加速运动，或是向上减速运动。

故选B。

8．【答案】D

【解析】

A．起跳后到入水前均只受重力，一直处于失重状态，A错误；

BCD．跳板离水面的高度为

运动员在空中运动时间

运动员入水的深度

BC错误D正确。

故选D。

9．【答案】C

【解析】

A．斜面体始终静止在水平桌面上，加速度为零，不是超重，A错误；

B．质量为m的木块沿光滑斜面自由下滑，对木块的重力按照效果分解，则木块对斜面体的压力大小是

B错误；

CD．选斜面为对象，受力如图

则

D错误，C正确。

故选C。

10．【答案】B

【解析】

A．由图可得第5 s末的速度v＝0.5 m/s，所以前5 s内的平均速度

所以A选项错误。

BC．前10 s内做匀加速直线运动，加速度向上，拉力大于重力，10～30 s内做匀速直线运动，拉力等于重力，30～36 s内做匀减速直线运动，加速度向下，处于失重状态，拉力小于重力。所以前10 s内绳索拉力最大，最容易断裂，选项B正确，选项C错误；

D．由图可以知道，36 s内的位移

x＝×（20＋36）×1m＝28 m

选项D错误。

故选B。

11．【答案】C

【解析】

A．选手在空中下落的过程中，随着速度的增加，空气阻力逐渐增大，合力逐渐减小，加速度逐渐减小，因此选手在空中做加速度逐渐减小的加速运动，A错误；

B．若下落的过程中没有空气阻力，根据

可知入水时间

而由于空气阻力的作用，入水时间应大于2s，B错误；

C．选手加速下落过程中，合力向下，处于失重状态，C正确；

D．当速度足够快时，重力等于阻力，加速度减小到零，速度不再增加，选手最后可能会匀速下落，D错误。

故选C。

12．【答案】C

【解析】

物体加速上升，则处于超重状态，所以弹簧测力计的示数大于10N。故ABD错误；C正确。

故选C。

13．【答案】C

【解析】

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。

14．【答案】C

【解析】

A．在0～t3时，货箱一直在往上运动。由图像围成面积表示位移可知，t3时刻货箱运动到最高位置，故A错误；

B．由图线的斜率表示加速度，可知在t2～t3时间内，v﹣t图的斜率为负，即加速度方向竖直向下，由牛顿第二定律可知，合力方向竖直向下且大小不变，故B错误；

C．在t4～t5时间内，图线的斜率为负，货箱的加速度方向竖直向下，由此可知货箱处于失重状态；故C正确；

D．由图像可知，在t6～t7时间内，货箱的速度在不断减小，做匀减速直线运动，故D错误。

故选C。

【点睛】

利用v﹣t图像求出加速度，结合牛顿第二定律的知识判断物体的超失重状态：加速度向上为超重，加速度向下为失重。

15．【答案】C

【解析】

AB．滑块恰能沿楔形物块的斜面匀速下滑，楔形物块的斜面为摩擦角斜面，滑块沿这斜面向下运动，无论怎样受力，做加速或减速下滑，楔形物块与地面间都没有摩擦力，故AB项错误；

C．遥控小汽车的驱动力为斜面对其静摩擦力，对小汽车和楔形物块的系统，小汽车的驱动力（即静摩擦力）是内力，遥控下小汽车匀速向上运动过程中，没有加速度，所以，地面对楔形物块没有摩擦力，对楔形物块的支持力等于系统的总重，故C正确；

D．遥控下小汽车在楔形物块的斜面上加速向上运动过程中，有斜向上的加速度（即有竖直向上和水平向右分加速度），系统处超重状态

方向向右，故D项错误。

故选C。

16．【答案】C

【解析】

弹簧测力计的示数等于人受到测力计的支持力，电梯静止时测力计示数为500N，由二力平衡知，人的重力为

则人的质量为

设测力计对人的支持力为F，当电梯以1m/s2的加速度加速上升时，人的加速度方向向上，人处于超重状态，人受向上的支持力和向下的重力，由牛顿第二定律可知

代入数据解得

故选C。

17．【答案】D

【解析】

AD．t0阶段和t3阶段，拉力等于重力，重物可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，所以A错误；D正确；

B．t1阶段拉力大于重力，重物处于超重状态，加速度一定向上，重物向上做加速运动或向下做减速运动，t2阶段拉力小于重力，加速度向下，做向下加速或向上减速，所以B错误；

C．t2阶段拉力小于重力，重物处于失重状态，所以C错误；

故选D。

18．【答案】D

【解析】

【详解】人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态，故体重计示数先大于体重，后小于体重，最后等于体重．

A．先小于体重，后等于体重，与结论不相符，选项A错误；

B．先大于体重，后等于体重，与结论不相符，选项B错误；

C．先小于体重，后大于体重，最后等于体重，与结论不相符，选项C错误；

D．先大于体重，后小于体重，最后等于体重，与结论相符，选项D正确；