2020版新教材高中物理 第5章 第5節(jié) 超重與失重練習（含解析）魯科版必修第一冊

超重與失重 [隨堂檢測] 1．(2019·湖北黃岡高一期末)在2018年印尼雅加達亞運會上，中國撐桿跳運動員李玲獲得撐桿跳金牌，圖為她在比賽中幾個畫面的示意圖．下列說法中正確的是(　　) A．她在助跑過程中，一定做勻加速直線運動 B．她在上升過程中，處于失重狀態(tài) C．她在下落過程中，處于失重狀態(tài) D．她過最高點時的速度為零 解析：選C.她在助跑過程中，不一定做勻加速直線運動，選項A錯誤；她在上升過程中，先加速后減速，先超重后失重，選項B錯誤；她在下落過程中，加速度向下，處于失重狀態(tài)，選項C正確；她過最高點時還有水平速度，則速度不為零，選項D錯誤． 2. (多選)有一種大型娛樂器械可以讓人體驗超重和失重，其環(huán)形座艙套在豎直柱子上(如圖所示)，由升降機送上幾十米的高處，然后讓座艙自由下落．落到一定位置時，制動系統(tǒng)啟動，座艙做減速運動，到地面時剛好停下．下列說法正確的是(　　) A．座艙自由下落的過程中人處于超重狀態(tài) B．座艙自由下落的過程中人處于失重狀態(tài) C．座艙減速下落的過程中人處于超重狀態(tài) D．座艙下落的整個過程中人處于失重狀態(tài) 解析：選BC.在自由下落的過程中人只受重力作用，做自由落體運動，處于失重狀態(tài)，故選項A錯誤，B正確；在減速運動的過程中人受重力和座位對人向上的支持力，做減速運動，所以加速度向上，人處于超重狀態(tài)，故選項C正確，D錯誤． 3．如圖所示，質(zhì)量為50 kg的某同學站在升降機中的磅秤上，某時刻該同學發(fā)現(xiàn)，磅秤的示數(shù)為40 kg，則在該時刻升降機可能是下列哪種方式運動(　　) A．加速下降 B．加速上升 C．減速上升 D．減速下降 解析：選AC.質(zhì)量為50 kg，這是人的真實質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)磅秤的示數(shù)是40 kg，說明人是處于失重狀態(tài)，所以應該有向下的加速度，那么此時的運動可能是向下加速運動，也可能是向上減速運動，所以A、C正確，B、D錯誤． 4．(2019·洛陽高一檢測)如圖所示，一人站在電梯中的體重計上，隨電梯一起運動．下列各種情況中，體重計的示數(shù)最大的是(　　) A．電梯勻減速上升，加速度的大小為1.0 m/s2 B．電梯勻加速上升，加速度的大小為1.0 m/s2 C．電梯勻減速下降，加速度的大小為0.5 m/s2 D．電梯勻加速下降，加速度的大小為0.5 m/s2 解析：選B.選項A，電梯勻減速上升，加速度向下，由牛頓第二定律有mg－F1＝ma1，解得F1＝m(g－a1)；選項B，電梯勻加速上升，加速度向上，由牛頓第二定律有F2－mg＝ma2，解得F2＝m(g＋a2)；選項C，電梯勻減速下降，加速度向上，由牛頓第二定律有F3－mg＝ma3，解得F3＝m(g＋a3)；選項D，電梯勻加速下降，加速度向下，由牛頓第二定律有mg－F4＝ma4，解得F4＝m(g－a4)．由題意知，a1＝a2＝1.0 m/s2，a3＝a4＝0.5 m/s2，故F2最大，選項B正確． [課時作業(yè)][學生用書P153(單獨成冊)] 一、單項選擇題 1．下列有關超重和失重的說法，正確的是(　　) A．物體處于超重狀態(tài)時，所受重力增大；處于失重狀態(tài)時，所受重力為零 B．自由落體運動的物體處于完全失重狀態(tài) C．在沿豎直方向運動的升降機中出現(xiàn)失重現(xiàn)象時，升降機一定處于上升過程 D．在沿豎直方向運動的升降機中出現(xiàn)失重現(xiàn)象時，升降機一定處于下降過程 解析：選B.當物體對懸掛物的拉力或?qū)χ蚊娴膲毫Υ笥谒旧淼闹亓r，是超重現(xiàn)象；當物體對懸掛物的拉力或?qū)χ蚊娴膲毫π∮谒旧淼闹亓r，是失重現(xiàn)象．超重和失重時，本身的重力沒變，故A錯誤；自由落體運動的物體加速度為g，方向豎直向下，處于完全失重狀態(tài)，故B正確；在沿豎直方向運動的升降機中出現(xiàn)失重現(xiàn)象時，加速度方向向下，運動方向可能向上，也可能向下，故C、D錯誤． 2．如圖所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度豎直上拋(不計空氣阻力)．下列說法正確的是(　　) A．在上升和下降過程中A對B的壓力一定為零 B．上升過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力 C．下降過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力 D．在上升和下降過程中A對B的壓力等于A物體受到的重力 解析：選A.由于空氣阻力不計，兩物體只受重力作用，處于完全失重狀態(tài)，A對B的壓力在上升和下降階段都為零，故選A. 3．(2019·山西太原五中期末)如圖甲所示，在一升降機內(nèi)，一物塊放在一臺秤上，當升降機靜止時，臺秤的示數(shù)為F2，從啟動升降機開始計時，臺秤的示數(shù)隨時間的變化圖線如圖乙所示，若取向上為正方向，則升降機運動的v－t圖像可能是(　　) 解析：選B.在0～t1時間內(nèi)，臺秤的示數(shù)小于重力，故處于失重狀態(tài)，加速度向下，則升降機可能向下加速或者向上減速，故選項A、D錯誤；在t1～t2時間內(nèi)，臺秤的示數(shù)等于重力，則升降機勻速運動或者靜止；在t2～t4時間內(nèi)臺秤的示數(shù)大于重力，則升降機加速上升或減速下降，根據(jù)圖像可知，選項B正確，C錯誤． 4. 在升降機中掛一個彈簧秤，下吊一個小球，當升降機靜止時，彈簧伸長4 cm.當升降機運動時彈簧伸長2 cm，若彈簧秤質(zhì)量不計，則升降機的運動情況可能是(　　) A．以1 m/s2的加速度減速上升 B．以4.9 m/s2的加速度減速上升 C．以1 m/s2的加速度加速上升 D．以4.9 m/s2的加速度加速上升 解析：選B.升降機靜止時，對小球有kx1＝mg，當升降機運動時，小球所受合力豎直向下，則mg－kx2＝ma解得：a＝4.9 m/s2，方向豎直向下，故升降機以4.9 m/s2的加速度減速上升或加速下降，B正確，A、C、D錯誤． 5．(2019·黑龍江大慶中學期末)一質(zhì)量為m的人站在電梯中，電梯減速下降，加速度大小為g(g為重力加速度)．人對電梯底部的壓力大小為(　　) A.mg B．2mg C．mg D．mg 解析：選D.對人受力分析，人受電梯底部的支持力F和重力mg，根據(jù)牛頓第二定律：F－mg＝ma， a＝g，得：F＝mg＋ma＝mg＋mg＝mg；根據(jù)牛頓第三定律：人對電梯底部的壓力大小為：F′＝F＝mg，故選項D正確． 6．在如圖所示的裝置中，重4 N的物塊被平行于斜面的細線拴在斜面上端的小柱上，整個裝置被固定在臺秤上并保持靜止，斜面的傾角為30°.如果物塊與斜面間無摩擦，裝置穩(wěn)定以后，當細線被燒斷而物塊正下滑時，與穩(wěn)定時比較，臺秤的讀數(shù)(　　) A．增大4 N B．增大3 N C．減小1 N D．不變 解析：選C.物塊下滑的加速度a＝gsin 30°＝g，方向沿斜面向下．此加速度的豎直分量a1＝asin 30°＝g，方向向下，所以物塊失重，其視重為F視＝G－ma1＝mg＝3 N，故臺秤的讀數(shù)減小1 N，選項C正確． 二、多項選擇題 7．(2019·山西大同一中學期末)如圖所示，某同學在教室中站在體重計上研究超重與失重．她由穩(wěn)定的站姿變化到穩(wěn)定的蹲姿稱為“下蹲”過程；由穩(wěn)定的蹲姿變化到穩(wěn)定的站姿稱為“起立”過程．關于她的實驗現(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　) A．只有“起立”過程，才能出現(xiàn)失重的現(xiàn)象 B．只有“下蹲”過程，才能出現(xiàn)超重的現(xiàn)象 C．“起立”“下蹲”的過程，都能出現(xiàn)超重和失重的現(xiàn)象 D．“起立”的過程，先出現(xiàn)超重現(xiàn)象后出現(xiàn)失重現(xiàn)象 解析：選CD.“起立”過程，先向上加速后向上減速，先超重后失重；“下蹲”過程先向下加速后向下減速，先失重后超重；所以“起立”和“下蹲”過程都有超重和失重現(xiàn)象，故選C、D. 8．(2019·福州一中月考)在電梯中，把一重物置于臺秤上，臺秤與力的傳感器相連，電梯從靜止加速上升，然后又勻速運動一段時間，最后停止運動，傳感器的屏幕上顯示出臺秤受的壓力與時間的關系圖像，如圖所示，則(g＝10 m/s2)(　　) A．電梯在啟動階段約經(jīng)歷了2.5 s的加速上升過程 B．電梯在啟動階段約經(jīng)歷了4 s的加速上升過程 C．電梯的最大加速度約為6.7 m/s2 D．電梯的最大加速度約為16.7 m/s2 解析：選BC.由題圖可以看出，電梯在0～4 s加速上升，4～18 s 勻速上升，18～22 s減速上升，所以A錯，B對；最大加速度am＝＝ m/s2≈6.7 m/s2，故C對，D錯． 9．在一電梯的地板上有一壓力傳感器，其上放一物塊，如圖甲所示，當電梯運行時，傳感器顯示壓力大小隨時間變化的關系圖像如圖乙所示，根據(jù)圖像分析得出的結(jié)論中正確的是(　　) A．從時刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài) B．從時刻t3到t4，物塊處于失重狀態(tài) C．電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層 D．電梯可能開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層 解析：選BC.由題圖可以看出，0～t1，F(xiàn)＝mg，物塊可能處于靜止狀態(tài)或勻速運動狀態(tài)；t1～t2，F(xiàn)>mg，電梯具有向上的加速度，物塊處于超重狀態(tài)，可能加速向上或減速向下運動；t2～t3，F(xiàn)＝mg，物塊可能靜止或勻速運動；t3～t4，F(xiàn)<mg，電梯具有向下的加速度，物塊處于失重狀態(tài)，可能加速向下或減速向上運動．綜上分析可知，B、C正確． 10. 某同學站在電梯底板上，利用速度傳感器和計算機研究一觀光電梯升降過程中的情況，如圖所示的v－t圖像是計算機顯示的觀光電梯在某一段時間內(nèi)速度變化的情況(向上為正方向)．根據(jù)圖像提供的信息，可以判斷下列說法中正確的是(　　) A．在0～5 s內(nèi)，觀光電梯在加速上升，該同學處于失重狀態(tài) B．在5～10 s內(nèi)，該同學對電梯底板的壓力大小等于他所受的重力大小 C．在10～20 s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，該同學處于失重狀態(tài) D．在20～25 s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，該同學處于失重狀態(tài) 解析：選BD.0～5 s內(nèi)，電梯加速上升，加速度方向向上，超重，A錯誤；5～10 s內(nèi)，勻速運動，壓力大小等于重力大小，B正確；10～20 s內(nèi)，電梯在勻減速上升，加速度方向向下，失重，C錯誤；20～25 s內(nèi)，電梯加速下降，加速度方向向下，失重，D正確． 三、非選擇題 11．某人在以a＝0.5 m/s2的加速度勻加速下降的升降機中最多可舉起m1＝90 kg的物體，則此人在地面上最多可舉起多少千克的物體？若此人在一勻加速上升的升降機中最多能舉起m2＝40 kg的物體，則此升降機上升的加速度為多大？(g取10 m/s2) 解析：以物體為研究對象，對物體進行受力分析及運動狀態(tài)分析，如圖甲所示，設人的最大“舉力”為F，由牛頓第二定律得，m1g－F＝m1a1， 所以F＝m1(g－a1)＝855 N. 當他在地面上舉物體時，設最多舉起質(zhì)量為m0的物體，則有m0g－F＝0，所以m0＝85.5 kg. 此人在某一勻加速上升的升降機中最多能舉起m2＝40 kg的物體，由于m0＝85.5 kg>m2＝40 kg，顯然此時升降機一定處于超重狀態(tài)，對物體進行受力分析和運動情況分析，如圖乙所示． 由牛頓第二定律得F－m2g＝m2a2， 所以a2＝＝11.375 m/s2， 即升降機加速上升的加速度為11.375 m/s2. 答案：85.5 kg　11.375 m/s2 12．(2019·衡水高一檢測)一種巨型娛樂器械由升降機送到離地面75 m的高處，然后讓座艙自由落下．落到離地面30 m高時，制動系統(tǒng)開始啟動，座艙均勻減速，到地面時剛好停下．若座艙中某人用手托著m＝5 kg的鉛球，取g＝10 m/s2，試求： (1)從開始下落到最后著地經(jīng)歷的總時間； (2)當座艙落到離地面35 m的位置時，手對球的支持力是多少； (3)當座艙落到離地面15 m的位置時，球?qū)κ值膲毫Γ? 解析：(1)由題意可知，座艙先自由下落 h1＝75 m－30 m＝45 m， 由h1＝gt得t1＝＝3 s， 下落45 m時的速度v1＝gt1＝30 m/s. 減速過程中的平均速度v2＝＝15 m/s， 減速時間t2＝＝2 s，總時間t＝t1＋t2＝5 s. (2)離地面35 m時，座艙自由下落，處于完全失重狀態(tài)，所以手對球的支持力為零． (3)由v＝2gh1＝2ah2得，減速過程中加速度的大小 a＝15 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律：N－mg＝ma， 解得：N＝125 N，根據(jù)牛頓第三定律可知， 球?qū)κ值膲毫?25 N，方向豎直向下． 答案：(1)5 s　(2)0　(3)125 N，方向豎直向下 - 8 -