物理粤教版第四章 力与运动第六节 超重和失重测试题

2020-2021学年新人教版必修第一册

4.6超重和失重 课时作业3（含解析）

1．如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大了，这一现象表明（ ）

A．电梯一定是在下降

B．电梯一定是在上升

C．电梯的加速度方向一定是向下

D．乘客一定处在超重状态

2．如图所示，小球从高处下落到正下方竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中（弹簧一直保持竖直），下列说法中正确的是（    ）

A．小球受到的弹力先增大后减小

B．小球的速度一直在减小

C．小球的加速度先减小后增大

D．小球一直处于失重状态

3．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量∆x的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间的机械能损失不计，取重力加速度g=10m/s2，则下列说法中正确的是（　　）

A．该弹簧的劲度系数为15N/m

B．当∆x=0.3m时，小球处于失重状态

C．小球刚接触弹簧时速度最大

D．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大

4．如图所示为运动员跳高时的精彩瞬间，下列说法正确的是（　　）

A．运动员起跳时地面对他的支持力等于他所受的重力

B．运动员起跳以后在上升过程中处于失重状态

C．运动员在最高点处于平衡状态

D．运动员在下降过程中处于超重状态

5．物体受到共点力的作用，下列说法中正确的是（    ）

A．速度在某一时刻等于0的物体一定处于平衡状态

B．相对于另一物体保持静止的物体一定处于平衡状态

C．物体所受合力为0时，一定处于平衡状态

D．物体做匀加速直线运动时，一定处于平衡状态

6．若货物随升降机运动的图像如图所示（竖直向上为正），则货物受到升降机的支持力与时间关系的图像可能是

A． B．

C． D．

7．如图所示，一质量为M的糙斜面固在水平面上，另一质量为m的物块以某一初速度从A点沿斜面减速下滑，最终停在B点，则物块到达B点前瞬间，地面对斜面的支持力N（ ）

A．N＞（M+m）g B．N=（M+m）g

C．N＜（M+m）g D．无法确定

8．如图是某跳水运动员最后踏板的过程：设运动员从高处落到处于自然状态的跳板（A位置）上，随跳板一同向下运动到最低点（B位置）。对于运动员从A位置运动到B位置的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．运动员到达最低点时处于失重状态

B．运动员到达最低点时处于超重状态

C．在这个过程中，运动员的速度一直在减小

D．在这个过程中，运动员的加速度一直在增大

9．以下是必修1课本中四幅插图，关于这四幅插图下列说法正确的是（　　）

A．甲图中学生从起立到站直的过程中，体重计的示数先减小后增大再不变

B．乙图中赛车的质量较小，却安装着牵引力很大的发动机，目的是获得很大的加速度

C．丙图中海豚的身体呈流线型，是为了增大海豚的浮力

D．丁图中运动员推开冰壶后，冰壶由于惯性在冰面做匀速直线运动

10．一个质量为60kg的人，站在竖直向上运动着的升降机底板上，在某一阶段，他看到升降机内一挂着重物的弹簧秤示数为40N，如图，已知该重物的质量为5kg。下列结论正确的有（g取10 m/s2 ）（　　）

A．此时升降机正在加速上升 B．此时升降机正在减速上升

C．此时人对底板的压力为720N D．此时人对底板的压力为480N

11．以下是必修１课本中四幅插图，关于这四幅插图下列说法正确的是（  ）

A．甲图中学生从如图姿势起立到直立站于体重计的过程中，体重计示数先减少后增加

B．乙图中运动员推开冰壶后，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变

C．丙图中赛车的质量不很大，却安装着强大的发动机，可以获得很大的加速度

D．丁图中高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，来减小车辆重力沿桥面方向的分力，保证行车方便与安全

12．如图所示，箱子A被弹簧吊着，箱内放有物块B，A、B质量分别为、，现对箱子施加竖直向上的的力，使系统处于静止状态。则在撤去的瞬间（　　）

A．箱子A处于超重状态，物块B处于完全失重状态

B．弹簧处于压缩状态，弹力大小为

C．AB的加速度

D．AB的加速度分别为，

13．用外力F拉一物体使其做竖直上升运动，不计空气阻力，加速度a随外力F的变化关系如图所示，下列说法中不正确的是（　　）

A．物体的质量为 B．地球表面的重力加速度为a0

C．当a>0时，物体处于失重状态 D．当a＝a1时，拉力F＝a1

14．跳高运动员从地面跳起，在这一过程中，地面对运动员的支持力（　　）

A．大于运动员对地面的压力 B．等于运动员对地面的压力

C．大于运动员受到的重力 D．等于运动员受到的重力

15．图是某同学站在压力传感器上做下蹲﹣起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间。由图线可知，该同学的体重约为650N，除此以外，还可以得到以下信息（　　）

A．1s时人处在下蹲的最低点

B．2s时人处于下蹲静止状态

C．0.8s－1.7s在做下蹲的动作

D．下蹲过程中人始终处于失重状态

16．如图所示，竖直矿井中的升降机可实现地下深处和地面之间的人员快速运送。某一竖直矿井的深度约为120m，升降机运行的最大速度为10m/s。某次升降机从矿井底部向地面运送工作人员，先匀加速运动到最大速度，再匀速运动，最后匀减速运动到达地面。有人恰好站在吊舱内的一台秤上，在升降机上升的过程中发现台秤的读数依次为72kg、60kg、48kg，最终升降机到达地面速度恰好为零。已知升降机吊舱和人员的总质量为2t，重力加速度g=10m/s2，求：

(1)升降机加速运动时的加速度大小；

(2)减速运动时缆绳对吊舱的拉力大小；

(3)运送过程的总时间。

参考答案

1．D

【解析】

【分析】

【详解】

在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大了，说明小球处于超重状态，即乘客处于超重状态，即加速度向上，所以电梯可以加速上升或者减速下降，故D正确ABC错误；

故选D。

2．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．弹簧的压缩量不断变大，故弹簧的弹力不断变大，故A错误；

BCD．小球开始下落时，只受重力作用做加速运动，当和弹簧接触时，受到弹簧弹力作用，开始时弹簧压缩量小，因此重力大于弹力，此时：

mg-kx=ma

随着弹簧压缩量的增加，弹力增大，加速度减小，但是物体仍加速运动，当mg=kx时，速度最大，然后弹簧继续被压缩，当mg=kx时，加速度等于零，速度最大，物体继续向下运动，弹簧继续被压缩，弹力大于重力，物体开始减速运动，所以整个过程中物体先加速后减速运动，加速度先减小后增大，小球先处于失重状态后处于超重状态，故BD错误，C正确．

故选C．

【点睛】

下落过程中正确对小球进行受力分析，然后根据牛顿第二定律即可判断其加速度的变化情况，然后进一步判断速度变化情况．

3．D

【解析】

【分析】

【详解】

AC．由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x为0.1m时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x为0.1m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力。则有

解得

选项AC错误；

B．当△x=0.3m时，物体的速度减小，加速度向上，说明物体处于超重状态，选项B错误；

D．图中的斜率表示加速度，则由图可知，从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大，选项D正确。

故选D。

4．B

【解析】

【分析】

【详解】

A．运动员起跳时加速上升，则地面对他的支持力大于他所受的重力，A错误；

B．运动员起跳以后在上升过程中加速度向下，处于失重状态，B正确；

C．运动员在最高点受重力作用，不是处于平衡状态，C错误；

D．运动员在下降过程中加速度向下，处于完全失重状态，D错误；

故选B。

5．C

【解析】

【分析】

【详解】

AC. 物体受到共点力的作用，当所受合力为0时，一定处于平衡状态，速度为零时，不一定受力为零，如竖直上抛运动的最高点，速度为零，但不是平衡状态，故A错误C正确．

B. 如果另一物体处于非平衡态，则相对于另一物体保持静止的物体一定处于非平衡状态，故B错误．

D. 处于匀加速运动的物体，存在加速度，根据牛顿第二定律可知，合力不为零，一定处于非平衡状态，故D错误．

6．B

【解析】

由图知：过程①为向下匀加速直线运动（加速度向下，失重，）；过程②为向下匀速直线（平衡，）；过程③为向下匀减速直线运动（加速度向上，超重，）；过程④为向上匀加速直线运动（加速度向上，超重，）；过程⑤为向上匀速直线运动（平衡，）；过程⑥为向上匀减速直线运动（加速度向下，失重，）；综合各个过程可知B选项正确．

【考点定位】图像、超重与失重、牛顿第二定律．

7．A

【解析】

【分析】

【详解】

物块以某一初速度从A点沿斜面减速下滑过程中，物块的加速度沿斜面向上，有竖直向上的分量,以整体为研究对象，由牛顿第二定律可知

可知

N＞（M+m）g

综上分析A正确。

故选A。

8．B

【解析】

【分析】

【详解】

运动员从A位置运动到B位置的过程中，重力不变，跳板形变越来越大，向上的弹力越来越大，加速度先向下减小后向上增大，速度先增大再减小，到达最低点时加速度向上，处于超重状态，则ACD错误，B正确。

故选B。

9．B

【解析】

【分析】

【详解】

A．甲图中学生从起立到站直的过程中，先加速上升，后减速上升，先超重后失重，则体重计的示数先增大后减小再不变，选项A错误；

B．根据牛顿第二定律F=ma可知，乙图中赛车的质量较小，却安装着牵引力很大的发动机，目的是获得很大的加速度，选项B正确；

C．丙图中海豚的身体呈流线型，是为了减小海豚的阻力，选项C错误；

D．丁图中运动员推开冰壶后，冰壶由于惯性仍要向前运动，但是由于受到阻力作用，则在冰面做减速运动，选项D错误。

故选B。

10．BD

【解析】

【分析】

【详解】

AB．因重物正在失重，则加速度向下，则升降机正在减速上升运动，选项A错误，B正确；

CD．对物块

mg-T=ma

解得

a=2m/s2

对人

Mg-N=Ma

可得

N=Mg-Ma=600-60×2=480N

即此时人对底板的压力为480N，选项C错误，D正确。

故选BD。

11．BCD

【解析】

【分析】

【详解】

A．甲图中学生先向上加速后减速，最后静止，先超重后失重，体重计的示数先增加后减少，A错误；

B．乙图中冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动B正确；

C．丙图中赛车的质量不很大，却安装着强大的发动机，根据牛顿第二定律可知可以获得很大的加速度C正确；

D．丁图中高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，来减小车辆重力沿桥面方向的分力，保证行车方便与安全D正确。

故选BCD。

12．BD

【解析】

【分析】

【详解】

ABCD．以AB整体为研究对象，设弹簧的弹力为，根据平衡条件

弹簧的弹力为

方向竖直向下，故弹簧处于压缩状态。

撤去力后，弹簧弹力不变，假设AB间有相互作用力，即AB加速度相同，则以整体为研究对象，整体受的合外力为，则整体的加速度为

而B的加速度最大为，故A的加速度大于B的加速度，二者分离，A不受B的压力；以A为研究对象，受重力和弹簧的弹力

得

，

A处于失重状态，B处于完全失重，故AC错误，BD正确。

故选BD。

13．CD

【解析】

【分析】

【详解】

B．当F=0时a=－a0，此时的加速度为重力加速度，故g=a0，所以B正确，不符合题意；

A．当a=0时，拉力F=F0，拉力大小等于重力，故物体的质量为

所以A正确，不符合题意；

C．当a>0时，加速度方向竖直向上，物体处于超重状态，所以C错误，符合题意；

D．当a=a1时，由牛顿第二定律得

F－mg=ma1

又

m=

g=a0

故拉力

F=(a1＋a0)

所以D错误，符合题意。

故选CD。

14．BC

【解析】

【分析】

【详解】

AB．地面对运动员的支持力和运动员对地面的压力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A错误，B正确；

CD．运动员受到重力和支持力，两个力的合力向上，所以地面对运动员的支持力大于运动员的重力，故C正确，D错误。

故选BC。

15．BC

【解析】

【分析】

【详解】

AD．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，到达最低点后处于平衡状态，由图可知，t=1s时失重人仍然加速下降，故AD错误；

B．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，到达最低点后处于平衡状态，所以在t=2s时刻人处于下蹲静止状态，故B正确；

C．由图像可知，0.8s－1.7s内先失重后超重，即人先加速下降失重，再减速下降超重，故C正确。

故选BC。

16．(1)2m/s2；(2)N；(3)17s

【解析】

【分析】

【详解】

(1)设升降机加速运动时的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得

其中，，代入数据解得

(2)电梯减速运动阶段，设加速度为a2，对人有

代入数据解得

对人和吊舱整体有

代入数据解得

(3)电梯匀加速阶段，根据公式，得匀加速阶段的时间为

匀加速阶段的位移为

电梯匀减速阶段，根据逆向思维法，由公式，得匀减速阶段的时间为

匀减速阶段的位移为

匀速阶段的位移为

匀速阶段的时间为

所以运动总时间为