人教版（2019）高一物理必修第一冊(cè) 4.6超重和失重 鞏固練習(xí)（帶解析）

1、超重和失重鞏固練習(xí)一、單選題（每一小題只有一個(gè)正確答案）1. 一質(zhì)量為m的人站在電梯中，電梯減速上升，加速大小為13g，g為重力加速度人對(duì)電梯底部的壓力為()A. 23mgB. 2mgC. mgD. 43mg2. 一質(zhì)量為m的人站在觀光電梯內(nèi)的磅秤上，電梯以0.1g的加速度加速上升h高度，在此過(guò)程中()A. 磅秤的示數(shù)等于mgB. 磅秤的示數(shù)等于0.1mgC. 人的動(dòng)能增加了0.9mghD. 人的機(jī)械能增加了1.1mgh3. 關(guān)于運(yùn)動(dòng)員所處的狀態(tài)，下列說(shuō)法正確的是()A. 游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在平靜水面不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B. 蹦床運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床時(shí)在空中上升和下落過(guò)程中都處于失重狀態(tài)C. 體操運(yùn)動(dòng)員雙

2、手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)D. 舉重運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴后不動(dòng)的一段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)4. 如圖所示，自由下落的小球下落一段時(shí)間后，與彈簧接觸，從它接觸彈簧開(kāi)始，到彈簧壓縮到最短的過(guò)程中，則() A. 小球一直做減速運(yùn)動(dòng)B. 小球所受的彈簧彈力等于重力時(shí)，小球速度最大C. 小球一直處于超重狀態(tài)D. 小球處于先超重后失重狀態(tài)5. 如圖，物體在力F作用下豎直向上運(yùn)動(dòng)，A為位移時(shí)間圖象，B為加速度時(shí)間圖象，C和D為速度時(shí)間圖象規(guī)定方向向上為正，其中表示物體可能處于超重狀態(tài)的是()A. B. C. D. 6. 某實(shí)驗(yàn)小組利用DIS系統(tǒng)在電梯內(nèi)研究超重和失重現(xiàn)象他們?cè)陔娞莸匕迳戏胖靡粋€(gè)壓力傳感器，在

3、傳感器上放一個(gè)質(zhì)量為2kg的布娃娃，如圖甲所示實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)顯示出傳感器所受壓力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系，如圖乙所示則(g=10m/s2)()A. 從t1到t2，布娃處于失重狀態(tài)B. 從t3到t4，布娃處于超重狀態(tài)C. 電梯可能先停在高樓層，經(jīng)加速向下、勻速向下、減速向下過(guò)程，最后停在低樓層D. 電梯可能先停在低樓層，經(jīng)加速向上、勻速向上、減速向上過(guò)程，最后停在高樓層7. 關(guān)于超重和失重，下列說(shuō)法正確的是()A. 超重現(xiàn)象只會(huì)發(fā)生在物體豎直向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中， 超重就是物體受的重力增加了B. 失重現(xiàn)象只會(huì)發(fā)生在物體豎直向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，失重就是物體受的重力減少了C. 完全失重就是物體重力全部消失

4、D. 不論超重、失重或完全失重，物體所受的重力是不變的8. 如圖所示，一個(gè)人站立在商店的自動(dòng)扶梯的水平踏板上，隨扶梯斜向上加速運(yùn)動(dòng)，則()A. 人只受重力和踏板的支持力的作用B. 人對(duì)踏板的壓力大小等于人所受到的重力大小C. 踏板對(duì)人做的功等于人的機(jī)械能增加量D. 人所受合力做的功等于人的機(jī)械能的增加量9. 在電梯中，把一重物置于臺(tái)秤上，臺(tái)秤與力傳感器相連，當(dāng)電梯從靜止加速上升，然后又勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，最后停止運(yùn)動(dòng)，傳感器的屏幕上顯示出其受到的壓力與時(shí)間的關(guān)系圖象如圖所示，則()A. 電梯在啟動(dòng)階段約經(jīng)歷了2.5秒的加速上升過(guò)程B. 電梯在啟動(dòng)階段約經(jīng)歷了4秒加速上升過(guò)程C. 電梯的最大加速度

5、約為3.3m/s2D. 電梯的最大加速度約為16.7m/s210. 如圖所示，升降機(jī)天花板上用輕彈簧懸掛一物體，升降機(jī)靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為5cm，運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為6cm，則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是(g=10m/s2)(   )  A. 以a=2m/s2的加速度加速上升；物體處于超重狀態(tài)B. 以a=2m/s2的加速度加速下降；物體處于失重狀態(tài)C. 以a=8m/s2的加速度減速上升；物體處于超重狀態(tài)D. 以a=8m/s2的加速度減速下降；物體處于失重狀態(tài)二、多選題（每道題有多個(gè)選項(xiàng)）11. 如圖所示，小車(chē)A通過(guò)一根繞過(guò)定滑輪的輕繩吊起一重物B，開(kāi)始時(shí)用力按住A

6、使A不動(dòng)，現(xiàn)設(shè)法使A以速度vA=4m/s向左做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻連接A車(chē)右端的輕繩與水平方向成=37°角，設(shè)此時(shí)B的速度大小為vB(cos37°=0.8)，不計(jì)空氣阻力，忽略繩與滑輪間摩擦，則()A. A不動(dòng)時(shí)B對(duì)輕繩的拉力就是B的重力B. 當(dāng)輕繩與水平方向成角時(shí)重物B的速度vB=5m/sC. 當(dāng)輕繩與水平方向成角時(shí)重物B的速度vB=3.2m/sD. B上升到滑輪處前的過(guò)程中處于超重狀態(tài)12. 如圖所示，運(yùn)動(dòng)的電梯內(nèi)，有一根細(xì)繩上端固定，下端系一質(zhì)量為m的小球，當(dāng)細(xì)繩對(duì)小球的拉力為mg3，則電梯的運(yùn)動(dòng)情況是()A. 以g3勻減速上升B. 以2g3勻減速上升C. 以g3勻加

7、速下降D. 以2g3勻加速下降13. 某馬戲團(tuán)演員做滑竿表演，已知豎直滑竿上端固定，下端懸空，滑竿的重力為200N，在桿的頂部裝有一拉力傳感器，可以顯示桿頂端所受拉力的大小，已知演員在滑竿上做完動(dòng)作之后，先在桿上靜止了0.5s，然后沿桿下滑，3.5s末剛好滑到桿底端，并且速度恰好為零，整個(gè)過(guò)程中演員的vt圖象與傳感器顯示的拉力隨時(shí)間的變化情況如圖所示，g=10m/s2，則下述說(shuō)法正確的是()A. 演員的體重為600NB. 演員在第1s內(nèi)一直處于超重狀態(tài)C. 滑竿所受的最大拉力為900ND. 滑竿所受的最小拉力為620N14. 某舉重運(yùn)動(dòng)員在地面上最多能舉起100kg的物體，而在加速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)

8、中，最多舉起40kg的物體，則下列運(yùn)動(dòng)可能的是()A. 升降機(jī)加速向上運(yùn)動(dòng)，加速度大小為15m/s2B. 升降機(jī)加速向下運(yùn)動(dòng)，加速度大小為15m/s2C. 升降機(jī)減速向上運(yùn)動(dòng)，加速度大小為15m/s2D. 升降機(jī)減速向下運(yùn)動(dòng)，加速度大小為15m/s2三、計(jì)算題（寫(xiě)清詳細(xì)的解題步驟）15. 為訓(xùn)練宇航員能在失重狀態(tài)下工作和生活，需要?jiǎng)?chuàng)造一種失重的環(huán)境在地球表面附近，當(dāng)飛機(jī)模擬某些在重力作用下的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以在飛機(jī)座艙內(nèi)實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的完全失重狀態(tài)現(xiàn)要求一架飛機(jī)在速率為v1=500m/s時(shí)進(jìn)人失重狀態(tài)試驗(yàn)，在速率為v2=1000m/s時(shí)退出失重狀態(tài)試驗(yàn)重力加速度g=10m/s2.試問(wèn)：(i)在上述給定

9、的速率要求下，該飛機(jī)需要模擬何種運(yùn)動(dòng)，方可在一定范圍內(nèi)任意選擇失重時(shí)間的長(zhǎng)短？試定量討論影響失重時(shí)間長(zhǎng)短的因素(ii)飛機(jī)模擬這種運(yùn)動(dòng)時(shí)，可選擇的失重狀態(tài)的時(shí)間范圍是多少？16. 一種巨型娛樂(lè)器械可以使人體驗(yàn)超重和失重。一個(gè)可乘十多個(gè)人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下。落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，到地面時(shí)剛好停下。已知座艙開(kāi)始下落時(shí)的高度為75m，當(dāng)落到離地面30m的位置時(shí)開(kāi)始制動(dòng)，座艙均勻減速。重力加速度g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力。  求座艙下落的最大速度；  求座艙下落的總時(shí)間；  若座艙中某人用手托著重30N的鉛

10、球，求座艙下落過(guò)程中球?qū)κ值膲毫Α?7. 質(zhì)量是60kg的人站在升降機(jī)的體重計(jì)上，如圖所示，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)分別是多少？(取g=10m/s2) (1)升降機(jī)勻速上升；(2)升降機(jī)以6m/s2的加速度勻加速上升；(3)升降機(jī)以3m/s2的加速度勻加速下降答案和解析1.A由于電梯減速上升，故加速度向下，對(duì)人受力分析，受到重力mg，地面支持力N，由牛頓第二定律：mgN=ma即：mgN=m13g解得：N=23mg根據(jù)牛頓第三定律，則人對(duì)電梯底部的壓力為23mg；2.D解：AB、根據(jù)牛頓第二定律得：Fmg=ma解得：F=mg+ma=1.1mg，即磅秤的示數(shù)等于1.1mg，故AB錯(cuò)誤

11、；C、根據(jù)動(dòng)能定理得：EK=W合=mah=0.1mgh，故C錯(cuò)誤；D、人上升h，則重力做功為mgh，可知重力勢(shì)能增大mgh，動(dòng)能增加0.1mgh，則機(jī)械能增大了1.1mgh，故D正確。3.BA、游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)；故不處于失重狀態(tài)；故A錯(cuò)誤；B、運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床時(shí)，不論向上還是向下，均只有重力有向下的加速度，故處于失重狀態(tài)；故B正確；C、體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)；故C錯(cuò)誤；D、舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)，杠鈴靜止不動(dòng)，處于平衡狀態(tài)；故D錯(cuò)誤。4.BAB.開(kāi)始與彈簧接觸時(shí)，壓縮量很小，因此彈簧對(duì)小球向上的彈力小于重力，此時(shí)合外力大?。篎=mgkx，方

12、向向下，此時(shí)小球繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng)；隨著壓縮量的增加，彈力增大，故合外力減小，當(dāng)mg=kx時(shí)，合外力為零，此時(shí)速度最大，接著物體繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)合外力大小為：F=kxmg，方向向上，物體減速，隨著壓縮量增大，物體合外力增大，當(dāng)速度為零時(shí)，合外力最大，故整個(gè)過(guò)程中物體合力先減小后增大，速度先增大后減小，最后為零，故A錯(cuò)誤，B正確；CD.小球向下的速度先增大后減小，加速度先向下后向上，所以小球先失重，后超重，故CD錯(cuò)誤。5.B解：A、xt圖象的斜率等于速度，則知該物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤B、該圖表示物體向上做加速度減小的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度向上，由牛頓第二定律可知物體此時(shí)處于超重狀態(tài)故

13、B正確C、該圖表示物體做勻速運(yùn)動(dòng)，則知該物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)故C錯(cuò)誤；D、該圖表示物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，物體向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，可表示物體處于失重狀態(tài)故D錯(cuò)誤6.DA. 從時(shí)刻t1到t2，物體受到的支持力大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，加速度向上，故A錯(cuò)誤；B. 從時(shí)刻t3到t4，物體受到的支持力小于重力，物塊處于失重狀態(tài)，加速度向下，故B錯(cuò)誤；CD.如果電梯開(kāi)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，那么應(yīng)該從圖象可以得到，支持力先等于重力、再大于重力、然后等于重力、小于重力、最后等于重力；如果電梯開(kāi)始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速

14、向下，最后停在低樓層，那么應(yīng)該是支持力先等于重力、再小于重力、然后等于重力、大于重力、最后等于重力，故C錯(cuò)誤，D正確；7.D解：A、超重是因?yàn)槲矬w具有向上的加速度，物體可能是向下減速或向上加速，并不是物體的重力變化，故A錯(cuò)誤；B、失重現(xiàn)象是因?yàn)槲矬w具有向下的加速度，物體可能是向下加速或向上減速，并且失重時(shí)重力不變，故B錯(cuò)誤；CD、不論超重、失重或完全失重，物體所受的重力是不變的，只是對(duì)外界的壓力或拉力變化，故C錯(cuò)誤，D正確8.C解：A、B、人的加速度斜向上，將加速度分解到水平和豎直方向得：ax=acos，方向水平向右；ay=asin，方向豎直向上，水平方向受靜摩擦力作用，f=max=macos

15、，水平向右，豎直方向受重力和支持力，F(xiàn)Nmg=masin，所以FN>mg，故AB錯(cuò)誤；C、除重力以外的力對(duì)物體做的功，等于物體機(jī)械能的變化量，所以踏板對(duì)人做的功等于人的機(jī)械能增加量，故C正確；D、根據(jù)動(dòng)能定理可知：合外力對(duì)人做的功等于人動(dòng)能的增加量，故D錯(cuò)誤。9.BAB、電梯加速上升時(shí)，重物對(duì)臺(tái)秤的壓力大于重力，重物的重量為30N.由圖象可知：電梯在啟動(dòng)階段經(jīng)歷了4.0s加速上升過(guò)程，A錯(cuò)誤，B正確；CD、由圖可知：418s內(nèi)電梯做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，N=G=30N，則重物的質(zhì)量為m=3kg.當(dāng)壓力N=50N時(shí)，重物的合力最大，加速度最大由牛頓第二定律得Nmg=ma，代入解得最大加速度為a=6

16、.7m/s2，CD錯(cuò)誤10.A設(shè)物體的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k 靜止時(shí)，mg=kx1當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)增大時(shí)，彈力增大，小球所受合力方向豎直向上，小球的加速度豎直向上； 根據(jù)牛頓第二定律得：kx2mg=ma， 代入數(shù)據(jù)解得a=2m/s2，方向豎直向上，則升降機(jī)可能以2m/s2的加速度加速上升，也可能以2m/s2的加速度減速下降，物體處于超重狀態(tài)。故選A。11.CDA.若A不動(dòng)時(shí)B對(duì)輕繩的拉力大小等于B的重力，不是同一個(gè)力，故A錯(cuò)誤；BC.小車(chē)的運(yùn)動(dòng)可分解為沿繩方向和垂直于繩的方向的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，因斜拉繩子與水平面的夾角為37°，由幾何關(guān)系可得：vB=vAcos3

17、7°=3.2m/s；故B錯(cuò)誤，C正確；D.因小車(chē)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而逐漸變小，故vB逐漸變大，物體有向上的加速度，則B處于超重狀態(tài)，故D正確。故選CD。12.BD解：對(duì)小球受力分析，mgmg3=ma，加速度大小為a=2g3，加速度方向向下，所以小球運(yùn)動(dòng)形式可以是以2g3勻減速上升或以2g3勻加速下降，BD正確。13.AD解：A、由兩圖結(jié)合可知，靜止時(shí)，傳感器示數(shù)為800N，除去桿的重力200N，演員的重力就是600N，故A正確B、由圖可知0.5s至1.5s演員速度下滑，故演員此時(shí)處于失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤C、演員減速下滑的階段為超重，此階段桿受拉力最大，由圖可知此階段的加速度為：a2=033

18、.51.5m/s2=1.5m/s2，由牛頓第二定律：mgF2=ma2，解得：F2=690N，加上桿自身的重力200N，故桿所受最大拉力為890N，故C錯(cuò)誤D、在演員加速下滑階段，處于失重狀態(tài)，桿受到的拉力最小，此階段的加速度為：a1=31.50.5m/s2=3m/s2，由牛頓第二定律得：mgF1=ma，解得：F1=420N，加上桿的重力200N，可知桿受的拉力為620N，故D正確14.AD解；由題目知物體處于超重狀態(tài)，所以具有向上的加速度，由F=m(g+a)知，a=15m/s2，升降機(jī)加速向上運(yùn)動(dòng)和升降機(jī)減速向下運(yùn)動(dòng)的加速度都向上，所以AD正確；15.解：(i)當(dāng)飛機(jī)作加速度的大小為重力加速度

19、g，加速度的方向豎直向下的運(yùn)動(dòng)時(shí)，座艙內(nèi)的試驗(yàn)者便處于完全失重狀態(tài)。這種運(yùn)動(dòng)可以是飛機(jī)模擬無(wú)阻力下的自由落體運(yùn)動(dòng)或豎直上拋運(yùn)動(dòng)，也可以是斜拋運(yùn)動(dòng)。當(dāng)進(jìn)入試驗(yàn)的速率和退出試驗(yàn)的速率確定后，飛機(jī)模擬前兩種運(yùn)動(dòng)時(shí)，失重時(shí)間的長(zhǎng)短都是一定的、不可選擇的。當(dāng)飛機(jī)模擬無(wú)阻力作用下的斜拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，失重時(shí)間的長(zhǎng)短與拋射角有關(guān)，可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行選擇?？疾祜w機(jī)模擬無(wú)阻力作用下的斜拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)開(kāi)始試驗(yàn)時(shí)飛機(jī)的初速度的大小為v1，方向與水平方向成角，起始位置為A點(diǎn)，經(jīng)做拋物線(xiàn)運(yùn)動(dòng)在B點(diǎn)退出試驗(yàn)，如圖所示。以t表示試驗(yàn)經(jīng)歷的時(shí)間，在退出試驗(yàn)時(shí)的速率為v2，則有v2x=v1cos   

20、0;                                                 

21、0;                                                 

22、0;       (1)v2y=v1singt                                         &

23、#160;                                                 &

24、#160;               (2)而v22=v2x2+v2y2                                &

25、#160;                                                 &

26、#160;                  (3)由(1)、(2)、(3)式得g2t22v1gtsin+v12v22=0                         

27、0;                      (4)解(4)式得t=v1sin+v12sin2+(v22v12)g