高中物理沪科版 (2019)必修 第一册第4章 牛顿运动定律4.6 超重与失重当堂检测题

【优质】4.6超重与失重-1同步练习

一．单项选择

1．某同学用手机的加速度传感器测量了电梯运行过程中的加速度，得到了图l所示的图线（规定竖直向上为正方向），为了简化问题研究，将图线简化为图2所示的图像。已知时电梯处于静止状态，则以下判断正确的是（　　）

A. 时电梯处于超重状态 B. 内电梯在做减速运动

C. 内电梯在静止 D. 内电梯在下行

2．2014年12月7日，中国和巴西联合研制的地球资源卫星04星在太原成功发射升空。04星成功发射，恰逢中国长征系列运载火箭第200次发射，展示了两国科技合作最新成果和水平。相比中巴地球资源卫星01星．02星，04星提高了空间分辨率，增加了传感器和谱段数，获取的5米全色．10米多光谱等影像图可广泛应用于中国和巴西农作物估产．环境保护与监测．国土资源勘查和灾害监测等多个领域，满足持续提供稳定的中分辨率普查数据的迫切需求。火箭加速上升的过程中，假设火箭中有一个质量为2kg的物体静止地放在台式弹簧测力计上，此时弹簧测力计的示数可能是（　　）

A．20N B．10N C．40N D．0N

3．中澳美“科瓦里-2019”特种兵联合演练于8月28日至9月4日在澳大利亚举行，中国空军空降兵部队首次派员参加，演习中一名特种兵从空中静止的直升飞机上，抓住一根竖直悬绳由静止开始下滑，运动的速度随时间变化的规律如图所示，t2时刻特种兵着地，下列说法正确的是（ 　　）

A．在t1~t2时间内，平均速度

B．在t1~t2间内特种兵所受阻力越来越大

C．特种兵在0~t1时间内处于超重状态，t1~t2时间内处于失重状态

D．若第一个特种兵开始减速时第二个特种兵立即以同样的方式下滑，则他们在悬绳上的距离先减小后增大

4．在电梯加速上升时，电梯里的人（　　）

A. 处于超重状态 B. 处于失重状态

C. 质量增加 D. 质量减少

5．跳水是一项优美的水上运动。在2021年东京奥运会上，14岁的全红婵勇夺女子十米台跳水冠军，十米台跳水是指运动员从离水面十米高的跳台上起跳，在空中完成屈体．抱膝．转体等动作后入水的运动，其过程如图所示，下列有关说法正确的是（　　）

A．当裁判员研究运动员在空中的动作时可以将运动员看成质点

B．运动员在空中上升过程中处于超重状态

C．运动员在空中下降过程中处于失重状态

D．运动员从起跳后到入水前的过程中位移的大小等于路程

6．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

7．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

8．小明站在电梯里的体重计上，当电梯以1 m/s2的加速度加速上升时，体重计的示数（    ）

A. 大于小明受到重力 B. 小于小明受到的重力

C. 等于小明受到的重力 D. 等于零

9．随着科技的进步，农村和偏远山区也已经开始用无人机配送快递.如图甲所示，无人机在内的飞行过程中，其水平．竖直方向速度．，与时间t的关系图像分别如图乙．丙所示，规定竖直方向向上为正方向。下列说法正确的是（　　）

A．内，无人机处于失重状态

B．内，无人机做匀减速直线运动

C．时，无人机运动到最高点

D．内，无人机的位移大小为

10．如图所示，在倾斜固定放置．粗细均匀且足够长的直杆上套有A球，A球的孔径比杆的直径略大，且A球下用细线悬吊B球。在A球沿杆下滑时，悬吊B球的细线始终保持竖直，不计空气阻力，则（　 　）

A．两球均做匀加速运动 B．两球均做匀速运动

C．剪断细线，A球沿杆做加速运动 D．剪断细线，A球沿杆做减速运动

11．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

12．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。某次升降机从矿井底部向地面运送工作人员过程中的速度（v） -时间（t）图像（竖直向上为正方向）如图所示，根据图像可知，工作人员（　　）

A．在0 ~ t1时间内处于失重状态 B．在0 ~ t1时间内受到的支持力先增大后减小

C．在t2 ~ t3时间内处于超重状态 D．在t2 ~ t3时间内先处于超重状态后处于失重状态

13．如图所示，用轻质弹簧将篮球拴在静止的升降机底板上，此时弹簧竖直，篮球与光滑的侧壁和光滑的倾斜天花板接触并均有挤压，在篮球与侧壁之间装有压力传感器，当升降机沿竖直方向运动时，压力传感器的示数逐渐减小，某同学对此现象给出了下列分析与判断，其中正确的是（　　）

A．升降机正在匀加速上升

B．升降机正在匀减速上升

C．升降机正处于超重状态，且加速度越来越大

D．升降机正处于失重状态，且加速度越来越大

14．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

15．如图所示，天花板上用细绳吊起用轻弹簧相连的两个小球A．B，它们的质量分别是2m．3m，两小球均保持静止。已知重力加速度为g。当突然剪断细绳时，小球B的加速度大小为（　 　）

A．0 B． C．g D．

16．9月17日，神舟十二号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。空间站阶段首次载人飞行任务取得圆满成功。在近地圆轨道环绕地球运行的空间站内，执行飞行任务的三名航天员聂海胜．刘伯明．汤洪波向全国人民敬礼时（　　）

A．不受地球引力

B．处于平衡状态，加速度为零

C．处于失重状态，加速度约为g

D．底板的支持力与地球引力平衡

17．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

18．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

参考答案与试题解析

1．【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．时，电梯的加速度为正值，方向竖直向上，电梯处于超重状态，故A正确；

B．时，电梯处于静止状态，一小段时间后，电梯的加速度为正值，方向竖直向上，电梯一定加速上升，加速度为正值，方向竖直向上，可知电梯加速上升，故B错误；

C．电梯的加速度为0，电梯以最大速度匀速上升，故C错误；

D．电梯的加速度为负值，方向竖直向下，电梯向上做减速运动。故内电梯仍在上行，故D错误。

故选A。

2．【答案】C

【解析】

火箭加速上升的过程中，物体有向上的加速度，则处于超重状态，即弹簧测力计的读数

F>mg=20N

则弹簧测力计的示数可能是40N。

故选C。

3．【答案】B

【解析】

A．在t1~t2时间内，如果特种兵做匀减速直线运动，即和两点之间的图像为直线时，其平均速度为

由图可知，t1~t2时间内实际图像所围的面积大于直线图像所围的面积，所以

故A错误；

B．在t1~t2时间内，根据牛顿第二定律可得

图像斜率的大小等于加速度的大小，由图可知加速度越来越大，由上式可知越来越大，故B正确；

C．特种兵在0~t1时间内向下做加速运动，故处于失重状态；在t1~t2时间内向下做减速运动，故处于超重状态，故C错误；

D．若第一个特种兵开始减速时第二个特种兵立即以同样的方式下滑，则在第二个特种兵的速度增大到等于第一个特种兵的速度之前，二人的距离逐渐增大的；之后第二个特种兵的速度大于第一个特种兵，二人的距离开始逐渐减小；即他们在悬绳上的距离先增大后减小，故D错误。

故选B。

4．【答案】A

【解析】

【详解】AB．电梯加速上升，加速度向上，电梯里的人处于超重状态，故A正确，B错误；

CD．质量与物体的固有属性，与物体运动状态无关，所以质量不变，故CD错误。

故选A。

5．【答案】C

【解析】

A．研究运动员的跳水动作时，运动员自身的姿态和形状直接影响观察结果，所以不可以把运动员看成质点，故A错误；

BC．起跳以后在空中的上升过程以及下降过程中她的加速度方向向下，所以处于失重状态，故B错误，C正确；

D．运动员从起跳后到入水前的过程中位移是起点与终点的直线距离，因此路程大于位移，D错误。

故选C。

6．【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；

7．【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。

8．【答案】A

【解析】

【分析】根据“小明站在电梯里的体重计上分析，体重计的示数”可知，本题考查了超重与失重的知识，根据物体具有向上的加速度，物体处于超重状态，物体具有向下的加速度，物体处于失重状态即可进行判断．

【详解】小明的加速度向上，处于超重，由牛顿第二定律可得：F﹣mg＝ma；故小明受到的支持力为：F＝m（g+a）；根据牛顿第三定律可知，体重计示数为m（g+a）＞mg．故A正确，BCD错误．

【点睛】明确超重和失重的解决方法是牛顿第二定律，要注意正确受力分析并能根据牛顿第二定律列式是解题的关键．

9．【答案】C

【解析】

A．内，在竖直方向做匀加速运动，有竖直向上的加速度，故其处于超重状态，故A错误；

B．时间内，无人机在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动，则合运动为匀变速曲线运动，故B错误；

C．时间内，竖直方向速度一直为正，即一直向上运动，则时刻无人机运动到最高点，故C正确；

D．速度时间图像与时间轴围成的图像表示位移，内，无人机的水平位移为9m，竖直位移为1.75m，则合位移为，不等于9m，故D错误。

故选C。

10．【答案】B

【解析】

AB．由题意可知A．B运动过程中保持相对静止，所以二者的运动状态相同。对B分析可知其受到细线的拉力和重力，这两个力均沿竖直方向，假设B做匀加速运动，则其所受合力应沿杆的方向，显然与实际情况不符，所以假设不成立，即B只可能做匀速运动，则A也做匀速运动，故A错误，B正确；

CD．根据上面分析可知A一定受到杆的摩擦力作用，设A．B的质量分别为mA．mB，杆的倾角为θ，A与杆之间的动摩擦因数为μ，则剪断细线前，对A．B组成的系统由平衡条件有

则剪断细线后，一定有

所以A依然受力平衡，将沿杆做匀速运动，故CD错误。

故选B。

11．【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。

12．【答案】B

【解析】

A．速度-时间图像斜率表示加速度，正负表示加速度方向，0 ~ t1时间内，加速度方向向上，大小先增大后减小，故在0 ~ t1时间内处于超重状态，A错误；

B．0 ~ t1时间内，根据牛顿第二定律，即

因为加速度先增大后减小，故受到的支持力先增大后减小，B正确；

CD．在t2 ~ t3时间内，由速度-时间图像可知，加速度方向向下，处于失重状态，CD错误；

故选B。

13．【答案】C

【解析】

设倾斜天花板与水平方向夹角为，篮球在水平方向上受力平衡，即侧壁对篮球的弹力N1与倾斜天花板对篮球的弹力N2在水平方向的分力平衡

随着压力传感器的示数逐渐减小（N1减小），篮球受到倾斜天花板的弹力N2减小，在竖直方向上由牛顿第二定律可得

由于弹簧弹力不变，则篮球有竖直向上的加速度，处于超重状态，且加速度越来越大。

故选C。

14．【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。

15．【答案】A

【解析】

悬线剪断前，以B为研究对象可知：弹簧的弹力F=mg；剪断悬线瞬间，弹簧的弹力不变，F=mg，对B根据牛顿第二定律得

解得

故A正确。

故选A。

16．【答案】C

【解析】

三名航天员此时受地球引力和地板的支持力，两个力的合力作用使航天员的加速度约为g，从而处于失重状态，综上所述可知ABD错误，C正确。

故选C。

17．【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。

18．【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。