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高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 超重与失重当堂检测题
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这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 超重与失重当堂检测题，共16页。试卷主要包含了0分），【答案】B，【答案】D，【答案】C，【答案】ABC等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
商场安装了的智能化的自动扶梯，无人乘行时扶梯运转得很慢，有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转．一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示．那么下列说法中正确的是( )
A. 顾客始终受到三个力的作用
B. 顾客受到扶梯作用力的方向先指向右上方，再竖直向上
C. 顾客受到扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下
D. 顾客始终处于超重状态
物体A放在竖直弹簧上并保持静止。现将物体B轻放在物体A上，在之后的运动过程中，弹簧一直处于弹性限度内。下列说法正确的是( )
A. B刚放上瞬间，B对A的压力大小等于B的重力大小
B. 在A、B向下运动的过程中，速度最大时加速度也最大
C. 在A、B向下运动的过程中，B一直处于失重状态
D. 在A、B向下运动的过程中，B对A的压力一直增大
如图所示，跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板上，随跳板一同向下做变速运动到达最低点，然后随跳板反弹，则( )
A. 运动员与跳板接触的全过程中只有超重状态
B. 运动员把跳板压到最低点时，运动员所受外力的合力为零
C. 运动员能跳得高的原因从受力角度来看，是因为跳板对运动员的作用力大于运动员的重力
D. 运动员能跳得高的原因从受力角度来看，是因为跳板对运动员的作用力大于运动员对跳板的作用力
关于超重和失重，下列说法中正确的是( )
A. 超重就是物体受的重力增加了
B. 失重就是物体受的重力减小了
C. 完全失重就是物体一点重力都没有了
D. 不论超重或失重，物体所受重力是不变的
如图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，则( )
A. 小球一直做减速运动
B. 小球所受的弹簧弹力等于重力时，小球速度最大
C. 小球一直处于超重状态
D. 小球处于先超重后失重状态
地球赤道上的重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，卫星甲、乙、丙在如图所示三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切，以下说法中正确的是( )
A. 如果地球自转的角速度突然变为原来的g+aa倍，则赤道上的物体刚好“飘”起来
B. 卫星甲、乙经过P点时的加速度大小相等
C. 卫星甲的周期最小
D. 三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度
应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。人坐在摩天轮吊厢的座椅上，摩天轮在竖直平面内按顺时针做匀速圆周运动的过程中，始终保持椅面水平，且人始终相对吊厢静止。关于人从最低点a随吊厢运动到最高点c的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 人始终处于超重状态B. 座椅对人的摩擦力越来越大
C. 座椅对人的弹力越来越小D. 人所受的合力始终不变
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
如图所示，物块A、B叠放在一起置于斜面上，斜面体始终静止在水平面上。关于A，B的运动和受力，下列说法正确的是( )
A. 若A、B一起匀速下滑，则A受到2个力
B. 若斜面光滑，则A受3个力
C. 若A、B一起加速下滑，则A处于失重状态
D. 若A、B一起加速下滑，则地面对斜面体间的静摩擦力方向向右
物块B套在倾斜杆上，并用轻绳与物块A相连，今使物块B沿杆由点M匀速下滑到N点，运动中连接A、B的轻绳始终保持绷紧状态，在下滑过程中，下列说法不正确的是( )
A. 物块A的速度先变大后变小
B. 绳上的拉力先大于物体A的重力，再小于物体A的重力
C. 物块A先处于超重状态再处于失重状态
D. 物块A始终处于超重状态
(多选)有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，其环形座舱套在竖直柱子上(如图所示)，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是( )
A. 座舱自由下落的过程中人处于超重状态
B. 座舱自由下落的过程中人处于失重状态
C. 座舱减速下落的过程中人处于超重状态
D. 座舱下落的整个过程中人处于失重状态
如图所示，电梯的顶部竖直悬挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为6 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2)( )
A. 电梯可能向上加速运动，加速度大小为4 m/s2
B. 电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2
C. 电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2
D. 电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
为了测量竖直方向的加速度，李明同学利用一根轻弹簧、刻度尺、钩码制作了一个测量加速度的装置。如图所示：轻弹簧上端固定在竖直放置的刻度尺的零刻度线处，下端不挂钩码时指针处在A位置；挂质量为0.1kg钩码，静止时指针处在B位置，并把B位置标为加速度的0刻度值，g取10m/s2
1弹簧的劲度系数k=______ N/m
(2)将该装置悬挂在竖直上升的升降机中，发现指针处在刻度尺的C位置，则C位置应标注的加速度值为______m/s2；若指针处在A、B之间某位置，则该升降机处于______(填“超重”或“失重”)状态。
如图所示，实线是某同学利用力传感器悬挂一砝码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况。从图中可知道该砝码的重力约为______ N，A、B、C、D四段图线中砝码处于超重状态的有______ ，处于失重状态的有______ 。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示，重力加速度g取10 m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。
(1)匀速上升；
(2)以4 m/s2的加速度加速上升；
(3)以5 m/s2的加速度加速下降。
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⋅
如图1所示是某科技馆内的空中悬浮的娱乐风洞装置，通过制造和控制向上气流把人“吹”起来，体验太空飘浮的感觉，图2为圆柱形竖直管道的简化示意图。现有一位游客悬浮在A点，气流突然消失，游客开始做自由落体运动，当下落到B点时立即开启更强的气流，使气流对游客的向上冲击力为游客重力的4倍，游客下落到C点时速度恰好减为零。已知A、B两点间的高度差h=4.05m，重力加速度g=10m/s2。
(1)求游客体验到完全失重的时间；
(2)求B、C两点间的高度差；
(3)求游客下落过程的平均速度大小。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
【分析】
分加速和匀速两个过程对顾客进行运动分析和受力分析，加速过程合力斜向右上方，故支持力大于重力，静摩擦力向右；匀速过程重力和支持力二力平衡。
本题关键要分两个过程研究，加速过程可以先找出加速度方向，然后得出合力方向，结合物体的受力情况，可以得出各个力的大小情况；匀速过程二力平衡，与运动方向无关。
【解答】
在慢慢加速的过程中，受力如图，物体加速度与速度同方向，合力斜向右上方，因而顾客受到的摩擦力与接触面平行水平向右，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下，由于加速向右上方，处于超重状态；
在匀速运动的过程中，顾客处于平衡状态，只受重力和支持力，顾客与电梯间的摩擦力等于零，顾客受扶梯的作用仅剩下支持力，方向沿竖直向上；
故选B。
2.【答案】D
【解析】
【分析】
轻放B之前，物体A保持静止状态，重力和弹簧的弹力平衡；轻放B瞬间，先对AB整体研究，求出加速度，再隔离B研究，求出A对B的支持力，得到B对A的压力；再分析AB向下运动的过程，明确弹力的变化情况，分析可知先加速后减速，速度最大时加速度为零，B对A的压力一直增大。
【解答】
A.最初弹簧弹力等于A的重力，B放上瞬间对AB整体，根据牛顿第二定律有：mBg=(mA+mB)a ，对B根据牛顿第二定律有：mBg−FN=mBa，可得A对B的支持力小于B的重力，根据牛顿第三定律知，B对A的压力小于B的重力，故A错误；
B.整体速度最大时弹簧弹力等于两物体总重力，此时加速度为零，故B错误；
CD.在A、B向下运动的过程中，先加速后减速，则物体B是先失重后超重，B对A的压力先是小于B的重力再等于B的重力，再大于B的重力，即B对A的压力一直增大，故C错误，D正确。
故选D。
3.【答案】C
【解析】
【分析】
本题比较全面的考查了力学中的基础知识，如超重、失重、平衡状态和作用力与反作用力等，对于这些基础知识，在平时训练中注意加强练习以加深对其的理解。正确解答本题的关键是：正确分析运动员的整个起跳过程，理解超重、失重以及平衡状态的含义，从功能关系的角度进行分析运动员起跳过程，正确应用牛顿第三定律解答有关问题。
【解答】
A.运动员与跳板接触过程中，开始时向下加速，当弹力大于重力后减速，加速度先向下，后向上，所以全过程中既有超重状态也有失重状态，故A错误；
B.运动员把跳板压到最低点时，跳板给其的弹力大于其重力，合外力不为零，故B错误；
C.运动员把跳板压到最低点时，跳板给其的弹力远大于其重力，从而使人获得向上的较大的加速度，故C正确；
D.跳板对运动员的作用力和他对跳板的作用力是作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，故D错误。
故选C。
4.【答案】D
【解析】
【分析】物体对支持物的压力或者对悬挂物的拉力大于物体的重力称为超重，小于重力则称为失重，处于超重或失重状态时物体的质量或重力并不变。
所谓超重或失重都是指物体的视重发生变化，而物体受到的重力保持不变。
【解答】超重(失重)是指物体对接触面的压力或对悬挂物的拉力大于(小于)物体的重力，而物体的重力并没有变化，完全失重是压力或拉力变为零，故D正确。
5.【答案】B
【解析】
【分析】
由小球下落与弹簧接触过程中弹力变化，可分析小球合外力的变化情况，进一步根据牛顿第二定律得出加速度变化，可确定速度的变化情况。
本题重点是分析好弹力和重力的关系，由于弹簧一直被压缩，弹簧弹力是一直增大的，分界点是弹力等于重力，以此来确定小球速度的变化。
【解答】
AB.开始与弹簧接触时，压缩量很小，因此弹簧对小球向上的弹力小于重力，此时合外力大小：F=mg−kx，方向向下，此时小球继续做加速运动；随着压缩量的增加，弹力增大，故合外力减小，当mg=kx时，合外力为零，此时速度最大，接着物体继续向下运动，此时合外力大小为：F=kx−mg，方向向上，物体减速，随着压缩量增大，物体合外力增大，当速度为零时，合外力最大，故整个过程中物体合力先减小后增大，速度先增大后减小，最后为零，故A错误，B正确；
CD.小球向下的速度先增大后减小，加速度先向下后向上，所以小球先失重，后超重，故CD错误。
故选B。
6.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查卫星的运行规律相关问题，比较简单。
【解答】
A.使地球上的物体票“飘”起来即物体处于完全失重状态，即此时物体所受地球的重力完全提供物体随地球自转时的向心力则有：GMmR2−mg=ma
当物体飘起来的时候，万有引力完全提供向心力，则此时物体的向心加速度为a′：ma′=GMmR2=mg+ma，即此时的向心加速度a′=g+a
由a=rω2 ，则ω2为原来的g+aa倍，则A错误；
B.卫星在同一位置其加速度相同，则B正确；
C.根据开普勒第三定律知，椭圆半长轴越小，卫星的周期越小；卫星丙的半长轴最短，故周期最小。则C错误；
D.卫星在远地点做向心运动，其速度要小于第一宇宙速度。则D错误。
故选B。
7.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查向心力，牛顿运动定律的应用−超重和失重，根据人的加速度方向确定人处于超重还是失重；根据加速度在水平方向和竖直方向上的分加速度的变化，结合牛顿第二定律分析摩擦力和弹力大小的变化。
【解答】
A. 从a到c的过程中，摩天轮做匀速圆周运动，加速度方向指向圆心，从a到b的过程中，有竖直向上的分加速度，人处于超重状态，从b到c的过程中，有竖直向下的分加速度，人处于失重状态，故A错误；
B. 从a到c的过程中，人受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力产生水平分加速度，从a到b的过程中，由于水平分加速度增大，静摩擦力增大，从b到c的过程中，由于水平分加速度减小，故静摩擦力减小，故B错误；
C. 从a到b的过程中，竖直向上的分加速度逐渐减小，可知重力和支持力的合力F合=FN−mg，向上逐渐减小，则支持力逐渐减小，从b到c的过程中，竖直向下的分加速度逐渐增大，重力和支持力的合力F合=mg−FN，向下增大，所以支持力继续减小，可知从a到c的过程中，座椅对人的弹力越来越小，故C正确；
D. 由于人做匀速圆周运动，合力大小不变，方向始终指向圆心，故D错误。
故选C。
8.【答案】ABC
【解析】
【分析】
先确定物体的运动状态，也就可物体的合外力为不为零，若不为零，确定加速度的方向，结合整体法与隔离法进行分析；结合加速度的方向判断物体是处于失重状态还是超重状态。
本题考查受力分析及失重与超重的判断，关键是对物体的运动状态的判断，从而确定加速度的方向。
【解答】
A.若A、B一起匀速下滑，则物块A的合外力为零，则A受到重力与B对它的支持力2个力的作用，故A正确；
B.若斜面光滑，整体分析可知加速度沿斜面向下，隔离物块A可知其加速度的水平分量水平向左，竖直分量竖直向下，可知其受重力、支持力及B对它的水平向左的摩擦力3个力作用，故B正确；
C.若A、B一起加速下滑，物块A的加速度竖直分量竖直向下，A处于失重状态，故C正确；
D.若A、B一起加速下滑，整体加速度的水平分量水平向左，则地面对斜面体间的静摩擦力方向向左，故D错误。
故选ABC。
9.【答案】ABC
【解析】
【分析】
将B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，根据平行四边形定则判断沿绳子方向的速度为vA=vBcsθ，随着θ的变化速度也在变化，物体A向下做减速运动和向上做加速运动的过程中，加速度的方向都向上则A始终处于超重状态。
利用图解法结合平行四边形定则，判断A的速度即沿绳子方向的速度，与B运动速度的关系为vA=vBcsθ。
【解答】
A.将B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图：
根据平行四边形定则，沿绳子方向的速度为
可知θ在增大到90°的过程中，A的速度方向向下，且逐渐减小；由图可知，当B到达P点时，B与滑轮之间的距离最短，θ=90°，A的速度等于0，随后A向上运动，且速度增大。所以在B沿杆由点M匀速下滑到N点的过程中，A的速度先向下减小，然后向上增大，故A错误；
BCD.物体A向下做减速运动和向上做加速运动的过程中，加速度的方向都向上，所以A始终处于超重状态，绳上的拉力始终大于物体A的重力，故D正确，BC错误。
故选ABC。
10.【答案】BC
【解析】
【分析】本题考查对超重失重的理解，判断一个物体处于超重和失重的条件是：若加速度向上则超重，若加速度向下则失重。座舱自由下落时只受重力，加速度向下，失重；减速下落，加速度向上，超重。
【解答】AB.在自由下落的过程中人只受重力作用，做自由落体运动，处于失重状态，故A错误，B正确；
CD.在减速下落运动过程中，加速度向上，人处于超重状态，故C正确，D错误。
11.【答案】BC
【解析】
【分析】对重物受力分析，根据牛顿第二定律得出重物的加速度大小和方向，从而得出电梯的加速度大小和方向，从而判断出电梯的运动规律。
解决本题的关键知道重物和电梯具有相同的加速度，根据牛顿第二定律进行分析，通过加速度判断电梯的运动情况。
【解答】电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，可知重物的重力等于10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为6 N，对重物，根据牛顿第二定律有mg−F=ma，解得a=4 m/s2，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为4 m/s2，方向竖直向下，因此电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，B、C正确．
12.【答案】(1)20；(2)4；超重。
【解析】
【分析】
(1)根据胡克定律，弹簧的伸长量与拉力成正比，即F=k△x，代入数据求解劲度系数即可；
(2)由图读出弹簧的长度，由胡克定律求出弹簧的弹力，由牛顿第二定律求出加速度即可。
本题考查胡克定律，关键是公式中的△x是弹簧的伸长量，不能写成弹簧的长度，基础题目。
【解答】
(1)10cm=0.10m，15cm=0.15m，
弹簧的伸长量：Δx=l2−l1=0.15−0.10m=0.05m
挂质量为0.1kg钩码时弹簧的弹力：F=mg=0.1×10N=1N
弹簧的劲度系数：k=FΔx=20N/m
(2)由图可知，该装置悬挂在竖直上升的升降机中时弹簧的长度为17cm=0.17m
此时弹簧的弹力：F′=k△x′=20×(0.17−0.10)N=1.4N
可知此时物体对弹簧的拉力大于其重力，所以是处于超重状态
由牛顿第二定律可得：ma=F′−mg
代入数据得：a=4m/s2
故答案为：(1)20；(2)4；超重。
13.【答案】4.9 A、D B、C
【解析】解：当拉力大小不变时，力传感器悬挂的砝码在竖直方向做匀速运动，此时力传感器的读数就是砝码的重力，由图得，约为4.9N。当力传感器读数大于重力时，砝码处于超重状态，即A、D状态，当力传感器读数小于重力，砝码处于失重状态，即B、C状态。
故答案为：4.9(4.7−5.0)；A、D；B、C。
根据F−t图像，找到物体匀速时的拉力，根据匀速状态受力平衡何以求得重力大小，根据超重和失重时的受力状态，可以找到哪个是超重、哪个是失重。
本题考查对超重和失重的理解，知道超重和失重状态的受力特点。
14.【答案】解：(1)匀速上升时，由平衡条件得FN1=mg=600 N，
由牛顿第三定律得人对体重计压力为600 N，即体重计示数为600 N。
(2)加速上升时，由牛顿第二定律得
FN2−mg=ma1，FN2=mg+ma1=840 N
由牛顿第三定律得人对体重计压力为840 N，即体重计示数为840 N。
(3)加速下降时，由牛顿第二定律得
mg−FN3=ma3，FN3=mg−ma3=300 N
由牛顿第三定律得人对体重计压力为300 N，即体重计示数为300 N。
答：(1)匀速上升时，体重计的示数为600 N；
(2)以4 m/s2的加速度加速上升时，体重计的示数为840 N；
(3)以5 m/s2的加速度加速下降时，体重计的示数为300 N。
【解析】该题是牛顿第二定律的直接应用，难度不大，属于基础题。
( 1 )升降机匀速上升时，人受力平衡，支持力等于重力，再根据牛顿第三定律即可得出体重计的示数；
( 2 )升降机加速上升，加速度方向向上，支持力大于重力，根据牛顿第二定律得 FN1−mg=ma1 求解，再根据牛顿第三定律即可得出体重计的示数；
( 3 )升降机加速下降，加速度方向向下，支持力小于重力，根据牛顿第二定律得mg−FN2=ma2 求解，再根据牛顿第三定律即可得出体重计的示数。
15.【答案】解：(1)由于人的加速度的方向向下，所以人处于失重状态；
(2)由题可知，电梯的加速度的方向向下，人的加速度的方向也向下，
由牛顿第二定律得：mg−FN=ma；所以：FN=mg−ma=60×9.8N−60×0.65N=549N；
(3)当电梯对人的支持力等于0时
ma=mg；所以a=g=9.8m/s2
【解析】(1)由于人的加速度的方向向下，所以人处于失重状态；
(2)由题可知，电梯的加速度的方向向下，人的加速度的方向也向下，由牛顿第二定律求出电梯底面对该同学的支持力；
(3)当电梯对人的支持力等于0时，根据受力平衡求出电梯的加速度；
解决本题的关键要理清电梯的运动过程，由牛顿第二定律结合运动学公式进行求解。
16.【答案】解：(1)下落h=4.05m内做自由落体运动，处于完全失重状态，根据h=12gt2解得时间为：t=2hg=2×4.0510s=0.9s。
(2)速度v=gt=10×0.9m/s=9m/s，末速度vt=0，根据牛顿第二定律知加速度为：a=-4mg-mgm=-3g=-30m/s2。
根据速度位移关系知B、C两点间的高度差为：h′=0−v22a=0−92−2×30m=1.35m
(3)到C的时间为：t′=0−va=0−9−30s=0.3s
游客下落过程的平均速度为：v−=h+h′t+t′=4.05+1.350.9+0.3m/s=4.5m/s
答：(1)游客体验到完全失重的时间为0.9s
(2)B、C两点间的高度差为1.35m；
(3)求游客下落过程的平均速度大小为4.5m/s。
【解析】(1)自由落体运动时间为完全失重时间，根据自由落体运动规律h=12gt2求解完全失重的时间；
(2)根据牛顿第二定律求解减速阶段的加速度，根据速度位移关系求解B、C距离；
(3)根据速度时间关系求总时间，根据平均速度公式求解全程平均速度。
此题考查牛顿第二定律应用、自由落体运动以及匀变速运动的规律，注意分阶段分析，弄清楚两过程的连接点的物理量。
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
商场安装了的智能化的自动扶梯，无人乘行时扶梯运转得很慢，有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转．一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示．那么下列说法中正确的是( )
A. 顾客始终受到三个力的作用
B. 顾客受到扶梯作用力的方向先指向右上方，再竖直向上
C. 顾客受到扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下
D. 顾客始终处于超重状态
物体A放在竖直弹簧上并保持静止。现将物体B轻放在物体A上，在之后的运动过程中，弹簧一直处于弹性限度内。下列说法正确的是( )
A. B刚放上瞬间，B对A的压力大小等于B的重力大小
B. 在A、B向下运动的过程中，速度最大时加速度也最大
C. 在A、B向下运动的过程中，B一直处于失重状态
D. 在A、B向下运动的过程中，B对A的压力一直增大
如图所示，跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板上，随跳板一同向下做变速运动到达最低点，然后随跳板反弹，则( )
A. 运动员与跳板接触的全过程中只有超重状态
B. 运动员把跳板压到最低点时，运动员所受外力的合力为零
C. 运动员能跳得高的原因从受力角度来看，是因为跳板对运动员的作用力大于运动员的重力
D. 运动员能跳得高的原因从受力角度来看，是因为跳板对运动员的作用力大于运动员对跳板的作用力
关于超重和失重，下列说法中正确的是( )
A. 超重就是物体受的重力增加了
B. 失重就是物体受的重力减小了
C. 完全失重就是物体一点重力都没有了
D. 不论超重或失重，物体所受重力是不变的
如图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，则( )
A. 小球一直做减速运动
B. 小球所受的弹簧弹力等于重力时，小球速度最大
C. 小球一直处于超重状态
D. 小球处于先超重后失重状态
地球赤道上的重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，卫星甲、乙、丙在如图所示三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点相切，以下说法中正确的是( )
A. 如果地球自转的角速度突然变为原来的g+aa倍，则赤道上的物体刚好“飘”起来
B. 卫星甲、乙经过P点时的加速度大小相等
C. 卫星甲的周期最小
D. 三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度
应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。人坐在摩天轮吊厢的座椅上，摩天轮在竖直平面内按顺时针做匀速圆周运动的过程中，始终保持椅面水平，且人始终相对吊厢静止。关于人从最低点a随吊厢运动到最高点c的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 人始终处于超重状态B. 座椅对人的摩擦力越来越大
C. 座椅对人的弹力越来越小D. 人所受的合力始终不变
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
如图所示，物块A、B叠放在一起置于斜面上，斜面体始终静止在水平面上。关于A，B的运动和受力，下列说法正确的是( )
A. 若A、B一起匀速下滑，则A受到2个力
B. 若斜面光滑，则A受3个力
C. 若A、B一起加速下滑，则A处于失重状态
D. 若A、B一起加速下滑，则地面对斜面体间的静摩擦力方向向右
物块B套在倾斜杆上，并用轻绳与物块A相连，今使物块B沿杆由点M匀速下滑到N点，运动中连接A、B的轻绳始终保持绷紧状态，在下滑过程中，下列说法不正确的是( )
A. 物块A的速度先变大后变小
B. 绳上的拉力先大于物体A的重力，再小于物体A的重力
C. 物块A先处于超重状态再处于失重状态
D. 物块A始终处于超重状态
(多选)有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，其环形座舱套在竖直柱子上(如图所示)，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是( )
A. 座舱自由下落的过程中人处于超重状态
B. 座舱自由下落的过程中人处于失重状态
C. 座舱减速下落的过程中人处于超重状态
D. 座舱下落的整个过程中人处于失重状态
如图所示，电梯的顶部竖直悬挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为6 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2)( )
A. 电梯可能向上加速运动，加速度大小为4 m/s2
B. 电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2
C. 电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2
D. 电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
为了测量竖直方向的加速度，李明同学利用一根轻弹簧、刻度尺、钩码制作了一个测量加速度的装置。如图所示：轻弹簧上端固定在竖直放置的刻度尺的零刻度线处，下端不挂钩码时指针处在A位置；挂质量为0.1kg钩码，静止时指针处在B位置，并把B位置标为加速度的0刻度值，g取10m/s2
1弹簧的劲度系数k=______ N/m
(2)将该装置悬挂在竖直上升的升降机中，发现指针处在刻度尺的C位置，则C位置应标注的加速度值为______m/s2；若指针处在A、B之间某位置，则该升降机处于______(填“超重”或“失重”)状态。
如图所示，实线是某同学利用力传感器悬挂一砝码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况。从图中可知道该砝码的重力约为______ N，A、B、C、D四段图线中砝码处于超重状态的有______ ，处于失重状态的有______ 。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示，重力加速度g取10 m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。
(1)匀速上升；
(2)以4 m/s2的加速度加速上升；
(3)以5 m/s2的加速度加速下降。
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⋅
如图1所示是某科技馆内的空中悬浮的娱乐风洞装置，通过制造和控制向上气流把人“吹”起来，体验太空飘浮的感觉，图2为圆柱形竖直管道的简化示意图。现有一位游客悬浮在A点，气流突然消失，游客开始做自由落体运动，当下落到B点时立即开启更强的气流，使气流对游客的向上冲击力为游客重力的4倍，游客下落到C点时速度恰好减为零。已知A、B两点间的高度差h=4.05m，重力加速度g=10m/s2。
(1)求游客体验到完全失重的时间；
(2)求B、C两点间的高度差；
(3)求游客下落过程的平均速度大小。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
【分析】
分加速和匀速两个过程对顾客进行运动分析和受力分析，加速过程合力斜向右上方，故支持力大于重力，静摩擦力向右；匀速过程重力和支持力二力平衡。
本题关键要分两个过程研究，加速过程可以先找出加速度方向，然后得出合力方向，结合物体的受力情况，可以得出各个力的大小情况；匀速过程二力平衡，与运动方向无关。
【解答】
在慢慢加速的过程中，受力如图，物体加速度与速度同方向，合力斜向右上方，因而顾客受到的摩擦力与接触面平行水平向右，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下，由于加速向右上方，处于超重状态；
在匀速运动的过程中，顾客处于平衡状态，只受重力和支持力，顾客与电梯间的摩擦力等于零，顾客受扶梯的作用仅剩下支持力，方向沿竖直向上；
故选B。
2.【答案】D
【解析】
【分析】
轻放B之前，物体A保持静止状态，重力和弹簧的弹力平衡；轻放B瞬间，先对AB整体研究，求出加速度，再隔离B研究，求出A对B的支持力，得到B对A的压力；再分析AB向下运动的过程，明确弹力的变化情况，分析可知先加速后减速，速度最大时加速度为零，B对A的压力一直增大。
【解答】
A.最初弹簧弹力等于A的重力，B放上瞬间对AB整体，根据牛顿第二定律有：mBg=(mA+mB)a ，对B根据牛顿第二定律有：mBg−FN=mBa，可得A对B的支持力小于B的重力，根据牛顿第三定律知，B对A的压力小于B的重力，故A错误；
B.整体速度最大时弹簧弹力等于两物体总重力，此时加速度为零，故B错误；
CD.在A、B向下运动的过程中，先加速后减速，则物体B是先失重后超重，B对A的压力先是小于B的重力再等于B的重力，再大于B的重力，即B对A的压力一直增大，故C错误，D正确。
故选D。
3.【答案】C
【解析】
【分析】
本题比较全面的考查了力学中的基础知识，如超重、失重、平衡状态和作用力与反作用力等，对于这些基础知识，在平时训练中注意加强练习以加深对其的理解。正确解答本题的关键是：正确分析运动员的整个起跳过程，理解超重、失重以及平衡状态的含义，从功能关系的角度进行分析运动员起跳过程，正确应用牛顿第三定律解答有关问题。
【解答】
A.运动员与跳板接触过程中，开始时向下加速，当弹力大于重力后减速，加速度先向下，后向上，所以全过程中既有超重状态也有失重状态，故A错误；
B.运动员把跳板压到最低点时，跳板给其的弹力大于其重力，合外力不为零，故B错误；
C.运动员把跳板压到最低点时，跳板给其的弹力远大于其重力，从而使人获得向上的较大的加速度，故C正确；
D.跳板对运动员的作用力和他对跳板的作用力是作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，故D错误。
故选C。
4.【答案】D
【解析】
【分析】物体对支持物的压力或者对悬挂物的拉力大于物体的重力称为超重，小于重力则称为失重，处于超重或失重状态时物体的质量或重力并不变。
所谓超重或失重都是指物体的视重发生变化，而物体受到的重力保持不变。
【解答】超重(失重)是指物体对接触面的压力或对悬挂物的拉力大于(小于)物体的重力，而物体的重力并没有变化，完全失重是压力或拉力变为零，故D正确。
5.【答案】B
【解析】
【分析】
由小球下落与弹簧接触过程中弹力变化，可分析小球合外力的变化情况，进一步根据牛顿第二定律得出加速度变化，可确定速度的变化情况。
本题重点是分析好弹力和重力的关系，由于弹簧一直被压缩，弹簧弹力是一直增大的，分界点是弹力等于重力，以此来确定小球速度的变化。
【解答】
AB.开始与弹簧接触时，压缩量很小，因此弹簧对小球向上的弹力小于重力，此时合外力大小：F=mg−kx，方向向下，此时小球继续做加速运动；随着压缩量的增加，弹力增大，故合外力减小，当mg=kx时，合外力为零，此时速度最大，接着物体继续向下运动，此时合外力大小为：F=kx−mg，方向向上，物体减速，随着压缩量增大，物体合外力增大，当速度为零时，合外力最大，故整个过程中物体合力先减小后增大，速度先增大后减小，最后为零，故A错误，B正确；
CD.小球向下的速度先增大后减小，加速度先向下后向上，所以小球先失重，后超重，故CD错误。
故选B。
6.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查卫星的运行规律相关问题，比较简单。
【解答】
A.使地球上的物体票“飘”起来即物体处于完全失重状态，即此时物体所受地球的重力完全提供物体随地球自转时的向心力则有：GMmR2−mg=ma
当物体飘起来的时候，万有引力完全提供向心力，则此时物体的向心加速度为a′：ma′=GMmR2=mg+ma，即此时的向心加速度a′=g+a
由a=rω2 ，则ω2为原来的g+aa倍，则A错误；
B.卫星在同一位置其加速度相同，则B正确；
C.根据开普勒第三定律知，椭圆半长轴越小，卫星的周期越小；卫星丙的半长轴最短，故周期最小。则C错误；
D.卫星在远地点做向心运动，其速度要小于第一宇宙速度。则D错误。
故选B。
7.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查向心力，牛顿运动定律的应用−超重和失重，根据人的加速度方向确定人处于超重还是失重；根据加速度在水平方向和竖直方向上的分加速度的变化，结合牛顿第二定律分析摩擦力和弹力大小的变化。
【解答】
A. 从a到c的过程中，摩天轮做匀速圆周运动，加速度方向指向圆心，从a到b的过程中，有竖直向上的分加速度，人处于超重状态，从b到c的过程中，有竖直向下的分加速度，人处于失重状态，故A错误；
B. 从a到c的过程中，人受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力产生水平分加速度，从a到b的过程中，由于水平分加速度增大，静摩擦力增大，从b到c的过程中，由于水平分加速度减小，故静摩擦力减小，故B错误；
C. 从a到b的过程中，竖直向上的分加速度逐渐减小，可知重力和支持力的合力F合=FN−mg，向上逐渐减小，则支持力逐渐减小，从b到c的过程中，竖直向下的分加速度逐渐增大，重力和支持力的合力F合=mg−FN，向下增大，所以支持力继续减小，可知从a到c的过程中，座椅对人的弹力越来越小，故C正确；
D. 由于人做匀速圆周运动，合力大小不变，方向始终指向圆心，故D错误。
故选C。
8.【答案】ABC
【解析】
【分析】
先确定物体的运动状态，也就可物体的合外力为不为零，若不为零，确定加速度的方向，结合整体法与隔离法进行分析；结合加速度的方向判断物体是处于失重状态还是超重状态。
本题考查受力分析及失重与超重的判断，关键是对物体的运动状态的判断，从而确定加速度的方向。
【解答】
A.若A、B一起匀速下滑，则物块A的合外力为零，则A受到重力与B对它的支持力2个力的作用，故A正确；
B.若斜面光滑，整体分析可知加速度沿斜面向下，隔离物块A可知其加速度的水平分量水平向左，竖直分量竖直向下，可知其受重力、支持力及B对它的水平向左的摩擦力3个力作用，故B正确；
C.若A、B一起加速下滑，物块A的加速度竖直分量竖直向下，A处于失重状态，故C正确；
D.若A、B一起加速下滑，整体加速度的水平分量水平向左，则地面对斜面体间的静摩擦力方向向左，故D错误。
故选ABC。
9.【答案】ABC
【解析】
【分析】
将B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，根据平行四边形定则判断沿绳子方向的速度为vA=vBcsθ，随着θ的变化速度也在变化，物体A向下做减速运动和向上做加速运动的过程中，加速度的方向都向上则A始终处于超重状态。
利用图解法结合平行四边形定则，判断A的速度即沿绳子方向的速度，与B运动速度的关系为vA=vBcsθ。
【解答】
A.将B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图：
根据平行四边形定则，沿绳子方向的速度为
可知θ在增大到90°的过程中，A的速度方向向下，且逐渐减小；由图可知，当B到达P点时，B与滑轮之间的距离最短，θ=90°，A的速度等于0，随后A向上运动，且速度增大。所以在B沿杆由点M匀速下滑到N点的过程中，A的速度先向下减小，然后向上增大，故A错误；
BCD.物体A向下做减速运动和向上做加速运动的过程中，加速度的方向都向上，所以A始终处于超重状态，绳上的拉力始终大于物体A的重力，故D正确，BC错误。
故选ABC。
10.【答案】BC
【解析】
【分析】本题考查对超重失重的理解，判断一个物体处于超重和失重的条件是：若加速度向上则超重，若加速度向下则失重。座舱自由下落时只受重力，加速度向下，失重；减速下落，加速度向上，超重。
【解答】AB.在自由下落的过程中人只受重力作用，做自由落体运动，处于失重状态，故A错误，B正确；
CD.在减速下落运动过程中，加速度向上，人处于超重状态，故C正确，D错误。
11.【答案】BC
【解析】
【分析】对重物受力分析，根据牛顿第二定律得出重物的加速度大小和方向，从而得出电梯的加速度大小和方向，从而判断出电梯的运动规律。
解决本题的关键知道重物和电梯具有相同的加速度，根据牛顿第二定律进行分析，通过加速度判断电梯的运动情况。
【解答】电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，可知重物的重力等于10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为6 N，对重物，根据牛顿第二定律有mg−F=ma，解得a=4 m/s2，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为4 m/s2，方向竖直向下，因此电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，B、C正确．
12.【答案】(1)20；(2)4；超重。
【解析】
【分析】
(1)根据胡克定律，弹簧的伸长量与拉力成正比，即F=k△x，代入数据求解劲度系数即可；
(2)由图读出弹簧的长度，由胡克定律求出弹簧的弹力，由牛顿第二定律求出加速度即可。
本题考查胡克定律，关键是公式中的△x是弹簧的伸长量，不能写成弹簧的长度，基础题目。
【解答】
(1)10cm=0.10m，15cm=0.15m，
弹簧的伸长量：Δx=l2−l1=0.15−0.10m=0.05m
挂质量为0.1kg钩码时弹簧的弹力：F=mg=0.1×10N=1N
弹簧的劲度系数：k=FΔx=20N/m
(2)由图可知，该装置悬挂在竖直上升的升降机中时弹簧的长度为17cm=0.17m
此时弹簧的弹力：F′=k△x′=20×(0.17−0.10)N=1.4N
可知此时物体对弹簧的拉力大于其重力，所以是处于超重状态
由牛顿第二定律可得：ma=F′−mg
代入数据得：a=4m/s2
故答案为：(1)20；(2)4；超重。
13.【答案】4.9 A、D B、C
【解析】解：当拉力大小不变时，力传感器悬挂的砝码在竖直方向做匀速运动，此时力传感器的读数就是砝码的重力，由图得，约为4.9N。当力传感器读数大于重力时，砝码处于超重状态，即A、D状态，当力传感器读数小于重力，砝码处于失重状态，即B、C状态。
故答案为：4.9(4.7−5.0)；A、D；B、C。
根据F−t图像，找到物体匀速时的拉力，根据匀速状态受力平衡何以求得重力大小，根据超重和失重时的受力状态，可以找到哪个是超重、哪个是失重。
本题考查对超重和失重的理解，知道超重和失重状态的受力特点。
14.【答案】解：(1)匀速上升时，由平衡条件得FN1=mg=600 N，
由牛顿第三定律得人对体重计压力为600 N，即体重计示数为600 N。
(2)加速上升时，由牛顿第二定律得
FN2−mg=ma1，FN2=mg+ma1=840 N
由牛顿第三定律得人对体重计压力为840 N，即体重计示数为840 N。
(3)加速下降时，由牛顿第二定律得
mg−FN3=ma3，FN3=mg−ma3=300 N
由牛顿第三定律得人对体重计压力为300 N，即体重计示数为300 N。
答：(1)匀速上升时，体重计的示数为600 N；
(2)以4 m/s2的加速度加速上升时，体重计的示数为840 N；
(3)以5 m/s2的加速度加速下降时，体重计的示数为300 N。
【解析】该题是牛顿第二定律的直接应用，难度不大，属于基础题。
( 1 )升降机匀速上升时，人受力平衡，支持力等于重力，再根据牛顿第三定律即可得出体重计的示数；
( 2 )升降机加速上升，加速度方向向上，支持力大于重力，根据牛顿第二定律得 FN1−mg=ma1 求解，再根据牛顿第三定律即可得出体重计的示数；
( 3 )升降机加速下降，加速度方向向下，支持力小于重力，根据牛顿第二定律得mg−FN2=ma2 求解，再根据牛顿第三定律即可得出体重计的示数。
15.【答案】解：(1)由于人的加速度的方向向下，所以人处于失重状态；
(2)由题可知，电梯的加速度的方向向下，人的加速度的方向也向下，
由牛顿第二定律得：mg−FN=ma；所以：FN=mg−ma=60×9.8N−60×0.65N=549N；
(3)当电梯对人的支持力等于0时
ma=mg；所以a=g=9.8m/s2
【解析】(1)由于人的加速度的方向向下，所以人处于失重状态；
(2)由题可知，电梯的加速度的方向向下，人的加速度的方向也向下，由牛顿第二定律求出电梯底面对该同学的支持力；
(3)当电梯对人的支持力等于0时，根据受力平衡求出电梯的加速度；
解决本题的关键要理清电梯的运动过程，由牛顿第二定律结合运动学公式进行求解。
16.【答案】解：(1)下落h=4.05m内做自由落体运动，处于完全失重状态，根据h=12gt2解得时间为：t=2hg=2×4.0510s=0.9s。
(2)速度v=gt=10×0.9m/s=9m/s，末速度vt=0，根据牛顿第二定律知加速度为：a=-4mg-mgm=-3g=-30m/s2。
根据速度位移关系知B、C两点间的高度差为：h′=0−v22a=0−92−2×30m=1.35m
(3)到C的时间为：t′=0−va=0−9−30s=0.3s
游客下落过程的平均速度为：v−=h+h′t+t′=4.05+1.350.9+0.3m/s=4.5m/s
答：(1)游客体验到完全失重的时间为0.9s
(2)B、C两点间的高度差为1.35m；
(3)求游客下落过程的平均速度大小为4.5m/s。
【解析】(1)自由落体运动时间为完全失重时间，根据自由落体运动规律h=12gt2求解完全失重的时间；
(2)根据牛顿第二定律求解减速阶段的加速度，根据速度位移关系求解B、C距离；
(3)根据速度时间关系求总时间，根据平均速度公式求解全程平均速度。
此题考查牛顿第二定律应用、自由落体运动以及匀变速运动的规律，注意分阶段分析，弄清楚两过程的连接点的物理量。
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