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

4.6超重和失重

一、单选题

1．如图所示，小红在玩跳房子游戏．则小红（　　）

A．在地面上向下蹲的过程中于失重状态

B．在地面上向上起跳至脱离地面前处于超重状态

C．在空中上升的过程中处于超重状态

D．在空中下降的过程中处于失重状态

2．2020年9月15日，我国在黄海海域用长征十一号海射运载火箭，采用“一箭九星”方式将“吉林一号”高分03-1组卫星送入预定轨道。下列说法正确的是（　　）

A．火箭发射时，喷出气体对火箭的作用力等于火箭的重力

B．火箭在发射过程中惯性在增大

C．火箭在发射阶段处于失重状态

D．卫星在预定轨道运行时，处于完全失重状态

3．一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起上下运动，以下说法正确的是（　　）

A．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力

B．无论电梯做什么运动，人对体重计的压力都等于体重计对人的支持力

C．电梯向下运动时不会出现超重现象

D．电梯刚启动时一定处于超重状态

4．如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度加速上升，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）

A．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为

B．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为ma

C．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为ma

D．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为

5．某同学研究超重和失重现象。将一矿泉水瓶底部钻一小孔后装满水，打开瓶盖，现将此矿泉水瓶竖直向上抛出，矿泉水瓶始终保持底部朝下，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，则关于矿泉水瓶被抛出后，在空中运动的过程，下列说法正确的是（　　）

A．当矿泉水瓶向上运动时，底部有水漏出，向下运动时，底部没有水漏出

B．当矿泉水瓶向上运动时，底部没有水漏出，向下运动时，底部有水漏出

C．无论矿泉水瓶向上运动还是向下运动，底部都有水漏出

D．无论矿泉水瓶向上运动还是向下运动，底部都没有水漏出

6．中国预计在2022年前后建成载人空间站，它是一个在轨组装成的具有中国特色的空间实验室系统。空间站可以长期驻留3人，随着航天员在空间站轨道舱内停留时间的增加，体育锻炼成了一个必不可少的环节，下列器材中适宜航天员在空间站轨道舱中进行锻炼的是（    ）

A．哑铃 B．跑步机 C．单杠 D．弹簧拉力器

二、多选题

7．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

8．如图甲所示，在升降机的顶部装了一个能够显示拉力大小的传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一个质量为m的小球，若升降机在匀速运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t的变化关系如图乙所示，g为重力加速度，则（　　）

A．升降机停止前在向下运动

B．0~t1时间内小球处于失重状态，速率不断增大

C．t2~t3时间内小球处于超重状态，速率不断减小

D．t2~t4时间内小球处于超重状态，速率先减小后增大

9．如图所示，一名乘客从一层乘电梯到四层，在四层短暂停留后又乘电梯到一层．则电梯地板对乘客处于超重的阶段可能是（    ）

A．电梯加速上行阶段

B．电梯减速上行阶段

C．电梯加速下行阶段

D．电梯减速下行阶段

10．某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的v－t图可能是（取电梯向上运动的方向为正）（　　）

A． B． C． D．

11．如图，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物体，开始时升降机做匀速运动，物块相对斜面匀速下滑，当升降机加速上升时，则下列选项正确的是（　　）

A．物体相对于斜面静止 B．物体相对于斜面匀速下滑

C．斜面对物体的支持力减小 D．斜面对物体的摩擦力增大

12．如图所示，某同学站在体重计上观察超重与失重现象。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。他稳定站立时，体重计的示数为500N，关于实验现象，下列说法正确的是（　　）

A．“起立”过程是超重现象，“下蹲”过程是失重现象

B．“起立”和“下蹲”过程都有超重和失重现象出现

C．图记录的是他先“下蹲”稳定后又“起立”的过程

D．“下蹲”过程先出现失重现象，“起立”过程先出现超重现象

三、解答题

13．如下图所示为长沙市地标建筑国金中心，其内置观光电梯，到达位于高层的餐厅的游客可以鸟瞰长沙。电梯从地面到93层的餐厅只需要48s，整个过程经历加速、匀速和减速三个阶段，加速和减速阶段可视为匀变速过程，且加速度大小相等。电梯上行的最大速度为当电梯加速上升时，质量为50kg的人站在置于电梯地板上的台秤上，台秤的示数为65kg，g取，求：

(1)电梯加速上升的加速度大小；

(2)餐厅距地面的高度。

14．一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．

15．物理课学习超重与失重现象后，某同学回家乘坐电梯时用心体会了一下，发现从电梯上升到静止的过程中，他经历了先加速再匀速，最后减速的运动过程。每次都是在17层到18层（他住18层）的过程中，有明显减速的感觉。有一天，该同学用手机测出电梯 减速时的加速度为0.65m/s2，设该同学的质量为60kg，g=9.8m/s2求，

（1）电梯从17层到18层减速过程中，该同学处于超重状态还是失重状态?

（2）减速过程中，电梯底面对该同学的支持力大小?

（3）电梯以多大的加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零?

16．图为游乐场中的“轰天雷”，它可以急上急下，让游客体验超重和失重的刺激感觉．游客由静止急升到h0=14.4m的高度，所用的时间t=2s，此上升过程可视为匀加速直线运动，取g=10m/s2．

（1）加速上升时游客处于什么状态，加速下落时游客处于什么状态（选填“超重”或“失重”）

（2）求游客在此争升过程中加速度a的大小；

（3）若上升到h1=10m高度时，某一游客的鞋子不慎脱落，设该鞋子所受空气阻力恒为其重力的0.2倍，即F阻=0.2mg，求鞋子落地时的速度v．

参考答案

1．D

【详解】

A．在地面上向下蹲的过程中，先加速向下，在减速向下，加速度先向下后向上，则先失重后超重，选项A错误；   

B．在地面上向上起跳至脱离地面前，先超重，后失重，选项B错误；

C．在空中上升的过程中，加速度向下，处于失重状态，选项C错误；   

D．在空中下降的过程中，加速度向下，处于失重状态，选项D正确。

故选D。

2．D

【详解】

A．火箭点火加速上升时，喷出气体对火箭的作用力大于火箭的重力，火箭才能向上加速，故A错误；
B．质量是惯性大小的唯一量度，火箭在发射过程中消耗燃料，质量减小，故火箭的惯性减小，故B错误；
C．火箭在发射阶段中加速度向上，故处于超重状态，故C错误；
D．卫星在预定轨道运行时，万有引力充当向心力，加速度指向地心，故卫星处于完全失重状态，故D正确。
故选D。

3．B

【详解】

AB．人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用和反作用力， 无论电梯做什么运动，人对体重计的压力都等于体重计对人的支持力，选项A错误，B正确；

C．电梯向下减速运动时，加速度向上，会出现超重现象，选项C错误；

D．电梯刚向下启动时，加速度向下，人处于失重状态，选项D错误。

故选B。

4．D

【详解】

由于人随电梯以大小为a的加速度加速上升，所以人处于超重状态，对人进行受力分析，人受到的支持力为N，由牛顿第二定律得

解得

根据牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为

故ABC错误，D正确。

故选D。

5．D

【详解】

AB．抛出后在空中向上或向下运动的水瓶，只在重力的作用下运动，即处于失重状态，失重状态下的液体内部没有压力，所以水不会漏出来，故A、B错误；

CD．无论水瓶向上或者向下，或者向其他方向运动，瓶子都处于失重状态，瓶内液体内部没有压力，所以水不会漏出来；故C错误，D正确。

故选D。

6．D

【详解】

在空间站轨道舱内，所有的物体均处于完全失重状态，航天员利用哑铃、跑步机、单杠进行锻炼均与重力有关，故无法使用，而弹簧拉力器锻炼的是人肌肉的伸缩和舒张力，与重力无关，故ABC错误，D正确。

故选D。

7．BC

【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．

8．CD

【详解】

A．升降机在匀速运行过程中突然停止，由于惯性，小球会继续沿着原来得运动方向运动一段时间，弹簧处于伸长状态，时间内，小球处于失重状态，弹簧弹力由mg减小为0，说明弹簧逐渐恢复原长，升降机停止前在向上运动，小球在继续向上运动，故A错误；

B．时间内，拉力小于重力，小球处于失重状态，加速度的方向向下，与速度反向，则速度逐渐减小，故B错误；

CD．同理分析可得：时间内，小球向上减速，加速度方向一直向下，小球处于失重状态；时间内，小球向下加速，加速度方向一直向下，小球处于失重状态；时间内，小球向下减速，加速度方向一直向上，小球处于超重状态；时间内，小球向上加速，加速度方向一直向上，小球处于超重状态，故CD正确。

故选CD。

9．AD

【分析】

竖直加速度向上为超重，竖直加速度向下为失重，竖直加速度为零是平衡.

【详解】

A、D、电梯加速向上运动或减速向下运动时，其加速度均向上，则电梯和人均处于超重状态；故A、D均正确.

B、C、电梯加速向下运动或减速向上运动时，其加速度均向下，则电梯和人均处于失重状态；故B、C均错误.

故选AD.

【点睛】

本题关键是判断出加速度方向，从而体现电梯的超、失重情况，与速度无关．

10．AD

【详解】

由图可知，t0至t1时间段弹簧秤的示数小于G，故物体可能向下加速，也可能向上减速；t1至t2时间段弹力等于重力，故合力为零，物体可能匀速也可能静止；而t2至t3时间段内弹簧秤示数大于重力，则合力向上，故物体加速度向上，电梯可能向上加速也可能向下减速

故选AD。

11．BD

【详解】

AB．设斜面的倾角为，物体的质量为m，当物体匀速运动时有

即，假设物体以加速度a向上运动时，斜面对物体的支持力

斜面对物体的摩擦力

因为，所以

故物体仍相对于斜面匀速下滑，故A错误，B正确；

CD．当升降机加速上升时，物体有竖直向上的加速度，则物块与斜面间的正压力增大，根据滑动摩擦力公式可知，接触面间的正压力增大，斜面对物体的支持力增大，物体与斜面间的摩擦力增大，故C错误，D正确。

故选BD。

12．BCD

【详解】

A、B、D．从下蹲状态站起来的过程中，人先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，即人先处于超重状态后处于失重状态。从站立状态蹲下去的过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，最后回到静止状态，即人先处于失重状态。后处于超重状态。故A错误，BD正确；

C．物体对支持物的压力大于物体所受重力的情况称为超重现象，即显示重量大于实际重量；物体对支持物的压力小于物体所受重力的情况称为失重现象，即显示重量小于实际重量。图像中第一次变化，显示重量先小于重量再大于重量，即先失重后超重，因此为“下蹲”；第二变化，显示重量先大于重量再小于重量，即先超重后失重，因此为“起立”，故C正确。

故选择BCD。

13．(1)；(2)

【详解】

(1)根据台秤的示数可知支持力大小，台秤的示数为65kg时，支持力，当电梯加速上升时，根据牛顿第二定律

代入数据解得

(2)对于匀加速运动过程，有

代入数据解得

因匀加速和匀减速阶段的加速度大小相等，所以两个阶段的时间和位移大小相等，故匀速运动的时间

匀速运动的位移

代入数据解得

故餐厅距地面的高度

14．

【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．

15．（1）失重状态；（2）549N；（3）9.8m/s2。

【详解】

（1）电梯从17层到18层减速过程中，加速度向下，所以该同学处于失重状态；

（2）减速过程中，对手机，根据牛顿第二定律有：

代入数据解得：FN=549N

（3）电梯底面对人的支持力为零时，根据牛顿第二定律有：

解得：9.8m/s2

16．（1）超重；失重（2）7.2m/s2 （3）16m/s

【详解】

（1）加速上升时因加速度向上，则游客处于超重状态；加速下落时，因加速度向下，则游客处于失重状态；

（2）根据H=at2可得

（3）上升到h1=10m高度时的速度

鞋子上升阶段的加速度

解得a1=12m/s2，

鞋子上升的高度；

鞋子下降阶段的加速度

解得a2=8m/s2，

则鞋子落地的速度

【点睛】

此题是牛顿第二定律的应用问题；知道加速度向上为超重，加速度向下为失重；搞清物体运动的过程和受力情况，根据牛顿第二定律求解加速度，然后结合运动公式求解.