2021学年4 超重和失重同步测试题

2020-2021学年新人教版必修第一册

4.6超重和失重 课时作业15（含解析）

1．如图所示，猴子抓住树枝悬挂在空中静止,根据图1所示，关于猴子的运动状态，下列判断正确的是(　　)

A．平衡状态 B．超重状态

C．失重状态 D．无法判断

2．小明站在力传感器上完成下蹲动作，计算机采集的图线如图所示，下列说法正确的是(   )

A．在下蹲过程中只出现超重现象

B．在下蹲过程中只出现失重现象

C．根据该图线可以知道小明所受重力为

D．在下蹲过程中先出现超重现象再出现失重现象

3．如图，在一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，以下所有选项中均只考虑容器离开手之后在空中运动的过程，则（）

A．容器自由下落时，小孔向下漏水

B．将容器斜向上抛出，容器在空中运动时小孔不漏水

C．将容器水平抛出，容器在空中运动时小孔向下漏水

D．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不漏水

4．如图所示，是某同学站在力板传感器上，做下蹲－起立的动作时记录的力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为牛顿)，横坐标为时间．由图线可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到以下信息(　　)

A．该同学做了两次下蹲－起立的动作

B．该同学做了一次下蹲－起立的动作，且下蹲后约2 s起立

C．下蹲过程中人处于失重状态

D．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态

5．如图所示，在竖直方向运动的电梯，其顶部挂有一个弹簧测力计，弹簧测力计的下端挂了一个重物，电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为9N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取10m/s2）（　　）

A．电梯可能向下减速运动，加速度大小为1m/s2 B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为1m/s2

C．电梯可能向上加速运动，加速度大小为0.9m/s2 D．电梯可能向下加速运动，加速度大小为0.9m/s2

6．质量为60kg的人．站在升降机内的体重计上．体重计的示数如图所示，则升降机的运动应是

A．匀速上升 B．减速下降

C．减速上升 D．加速下降

7．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中（　　）

A．人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态

B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态

C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态

D．在c点，人的速度为零，其加速度也为零

8．如图所示，一电梯在缆绳的拉动下向下做减速运动，则（  ）

A．电梯中的人处于失重状态

B．缆绳对电梯的弹力和电梯与人的总重力是一对平衡力

C．缆绳对电梯的弹力和电梯对缆绳的弹力是一对作用力与反作用力

D．电梯对缆绳的弹力是由于缆绳发生弹性形变而产生的

9．将一个质量为1kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受空气阻力大小恒定，方向与运动方向相反，该过程的v-t图像如图所示，g取10m/s2。下列说法中正确的是(  ) 

A．小球重力和阻力大小之比为6:1

B．小球上升与下落所用时间之比为2:3

C．小球落回到抛出点的速度大小为m/s

D．小球下落过程受到向上的空气阻力，处于超重状态

10．在电梯中，把一物体置于台秤上，台秤与力传感器相连，当电梯从静止起加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动，传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图像如图所示，下列说法中正确的是    

A．物体的质量为3kg

B．第3s内物体处于失重状态

C．第20s内物体处于失重状态

D．电梯超重时最大加速度的大小与失重时最大加速度的大小相等

11．将一个质量为1kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反。该过程的v-t图象如图所示，g取10m/s2。下列说法中正确的是（ ）

A．小球上升与下落所用时间之比为2∶3

B．小球重力和阻力之比为5：1

C．小球回到抛出点的速度大小为8m/s

D．小球下落过程中，受到向上的阻力，处于超重状态

12．2011年8月27日世界田径锦标赛在韩国大邱举行。如图所示，在撑竿跳高比赛中运动员（若不计空气阻力）

A．起跳时竿对她的弹力大于她的重力

B．起跳时竿对她的弹力小于她的重力

C．起跳以后的下落过程中她处于超重状态

D．起跳以后的下落过程中她处于失重状态

13．如图所示，质量分别为m1、m2的A、B两个滑块放在斜面上，中间用一个轻杆相连，A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，它们在斜面上加速下滑．关于杆的受力情况，下列分析正确的是(　　)

A．若μ1>μ2，m1＝m2，则杆受到压力

B．若μ1＝μ2，m1>m2，则杆受到拉力

C．若μ1<μ2，m1<m2，则杆受到压力

D．若μ1＝μ2，m1≠m2，则杆不受到作用力

14．如图所示为跳伞者在下降过程中速度v随时间t变化的示意图.根据示意图，判断下列说法正确的是（）

A．0~t1内跳伞者速度越大，空气阻力越大 B．跳伞者在水平方向上越飞越远

C．tanθ=g（g为当地的重力加速度） D．在t1~t2内，跳伞者处于超重状态

15．游乐场中，一个可乘坐二十多个人的环形座舱套在竖直柱子上，由升降机送到离地78m的高处，然后让座舱自由落下。当落到离地面26 m时，制动系统启动，座舱做匀减速运动，到地面时刚好停下。座舱中某人用手水平托着质量为0.36kg的手机，重力加速度g取10 m/s2。则下列说法正确的是

A．当座舱刚落到地面时，速度为零，座舱处于平衡状态

B．当座舱落到离地面60m的位置时，手机对手的压力零，手机处于完全失重状态

C．当座舱落到离地15m的位置时，手要用10.8N的力才能托住手机

D．当座舱落到离地15m的位置时，手要用5.4N的力才能托住手机

16．一木箱静止在地面上，木箱连同固定在箱子上的杆总质量为M，有一质量为m的环套在杆上，给环一初速度，使其沿杆向上减速运动，试求环向上运动的加速度多大时，才使箱子对地面的压力为零？

参考答案

1．A

【解析】

【详解】

由题可知，猴子抓住树枝悬挂在空中静止，其合力为零，即处于平衡状态，故A正确，BCD错误；

故选A。

2．C

【解析】

【详解】

A.人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降，处于失重状态，到达一个最大速度后再减速下降，处于超重状态，对应先失重再超重，故ABD错误；

C.开始时小明站在传感器上静止时其合力为零，此时传感器的示数等于其重力的大小，即小明所受重力为，故C正确；

故选C。

3．B

【解析】

【详解】

无论向哪个方向抛出，抛出之后的物体都只受到重力的作用，处于完全失重状态，此时水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水不会流出，B正确，ACD错误。

故选B。

4．B

【解析】

【详解】

AB.人做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；起立对应先超重再失重．对应图象可知，该同学做了一次下蹲－起立的动作；由图象看出两次超重的时间间隔就是人蹲在地上持续的时间，约2 s，故A错误，B正确；

CD.下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，故CD错误．

5．B

【解析】

【详解】

电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10N，知重物的重力等于10N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为9N时，对重物有：

，

解得：

，

方向竖直向下，则电梯的加速度大小为1m/s2，方向竖直向下。

AB．电梯可能向下做加速运动，加速度大小为1m/s2，A错误B正确；

CD．电梯也可能向上做减速运动，加速度大小为1m/s2，CD错误；

故选B。

6．B

【解析】

【详解】

体重计的示数大于人的重力，说明此时人处于超重状态，加速度向上，所以升降机可能做减速下降或加速向上的运动，B正确，ACD错误。

故选B。

7．C

【解析】

【分析】

【详解】

ABC．在Pa段绳还没有被拉长，人做自由落体运动，所以处于完全失重状态，在ab段绳的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，处于失重状态；在bc段绳的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故AB错误，C正确；

D．在c点，绳的形变量最大，绳的拉力最大，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故D错误；

故选C。

8．C

【解析】

【分析】

【详解】

A.电梯向下减速时，加速度向上，对人受力分析可知人所受支持力大于重力，则人处于超重状态，故A错误；

B. 因电梯有加速度，则缆绳对电梯的弹力和电梯与人的总重力不是一对平衡力，故B错误；

C. 缆绳对电梯的弹力和电梯对缆绳的弹力是一对作用力与反作用力，故C正确；

D. 电梯对缆绳的弹力是由于电梯发生弹性形变而产生的，故D错误。

故选C。

9．C

【解析】

【详解】

A．根据图像可得上升过程的加速度大小为：

由牛顿第二定律有：

代入数据解得：

即：

故A错误；

B．下降过程中由牛顿第二定律可得：

结合A选项解得：

根据：

可得：

所以可知上升和下降时间之比为：

故B错误；

C．小球匀减速上升的位移：

根据：

代入数据解得：，故C正确；

D．小球下落过程中，加速度竖直向下，处于失重状态，故D错误。

故选C。

10．ACD

【解析】

【详解】

A．最初物体和台秤静止时，处于平衡，由图像可读出

，

可得物体的质量为：

，

故A正确；

B．由图像可读出第3s内压力大于重力，由牛顿第三定律可知支持力大于重力，由牛顿第二定律可知加速度向上，则物体处于超重状态，故B错误；

C．由图像可读出第20s内压力小于重力，即视重小于实重，则物体处于失重状态，故C正确；

D．电梯超重时可读出最大压力为

，

由牛顿第二定律可得加速度：

电梯失重时可读出最小压力为：

同样由牛顿第二定律可得加速度：

故有电梯超重时最大加速度的大小与失重时最大加速度的大小相等，故D正确；

故选ACD。

11．BC

【解析】

【详解】

B．小球向上做匀减速运动的加速度大小

，

根据牛顿第二定律得，

mg+f=ma1，

解得阻力

f=ma1-mg=2N，

则重力和阻力大小之比为

mg：f=5：1

故B正确；

C．小球上升的高度

，

小球下降的加速度大小

根据

得

，

则小球落回到抛出点时的速度大小为

，

故C正确。

A．上升的时间和下落的时间之比为

，

故A错误；

D．下落的过程中，加速度向下，处于失重状态，故D错误。

故选BC。

12．AD

【解析】

【详解】

AB．起跳时加速度向上，故竿对人的弹力大于人的重力，A正确B错误；

CD．起跳以后的下落过程，向下做加速运动，加速度竖直向下，处于失重状态，C错误D正确；

故选AD。

13．AD

【解析】

【详解】

假设杆无弹力，滑块受重力、支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，有

解得

同理

A．若μ1＞μ2，则a1＜a2，B加速度较大，则杆受到压力，故A正确；

BD．若μ1=μ2，则a1=a2，两个滑块加速度相同，说明无相对滑动趋势，故杆无弹力，故B错误，D正确；

C．若μ1＜μ2，则a1＞a2，A加速度较大，则杆受到拉力，故C错误。

故选AD。

14．AD

【解析】

【详解】

A．0—t1内速度曲线斜率变小，则加速度变小，重力不变，则阻力变大，故A正确；

B．由题意只知竖直方向的运动情况，水平方向的运动未知，所无法确定跳伞者在水平方向上的运动情形，故B错误；

C．由图像可知，跳伞者在下降过段中加速度发生变化，则有

故C错误；

D．在t1—t2内，跳伞者处于向下减速，加速度向上为超重，故D正确。

故选AD。

15．BC

【解析】

【详解】

A．当座舱刚落到地面时，速度为零，但是加速度不为零，座舱不是处于平衡状态，选项A错误；

B．当座舱落到离地面60m的位置时，处于自由下落状态，加速度为向下的g，则手机对手的压力零，手机处于完全失重状态，选项B正确；

CD．座舱自由下落52m时的速度

当座舱落到离地15m的位置时的加速度：

对手机由牛顿第二定律：

N-mg=ma

解得

N=10.8N

即手要用10.8N的力才能托住手机，选项C正确，D错误；

故选BC。

16．

【解析】

【详解】

解法一：如图所示，以小环为研究对象，设其与杆间作用力为f，加速度大小为a，则：

mg＋f＝ma

再对箱子分析受力列平衡方程：

FN＋f′＝Mg

f＝f′

令FN＝0，由以上各式解得

。

解法二：利用超重、失重法

小环有向下的加速度，处于失重状态，若失重部分恰等于整体重力，则箱子对地面压力为零，则：

ma＝(M＋m)g，

得：