物理必修 第一册6 超重和失重优秀精练

4.6超重和失重课中练

一、超重和失重的判断

【课堂引入】

1. 如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。

(1)电梯启动瞬间加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？

(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？

【例题】

2. 升降机以0.5m/s2的加速度匀加速上升，站在升降机里的人的质量是50kg，人对升降机地板的压力是多大？如果人站在升降机里的测力计上，测力计的示数是多大？

【课堂练习】

3. 2016年10月17日，“神舟十一号”载人飞船发射成功，如图所示。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（　　）

A. 火箭加速上升时，宇航员处于超重状态

B. 飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态

C. 火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力

D. 在飞船绕地球运行时，宇航员处于完全失重状态，则宇航员的重力消失了

【总结】

发生超重或失重现象只取决于加速度的方向，与物体的速度方向、大小均无关。

4. 某同学站在电梯底板上，如图所示的v-t图像是计算机显示电梯在某一段时间内速度变化的情况（竖直向上为正方向）．根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是（　　）

A. 在0-20s内，电梯向上运动，该同学处于超重状态

B. 在0-5s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态

C. 在5s-10s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力

D. 在10s-20s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态

【例题】

5. 如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）．下列说法正确的是（　　）

A. 在上升和下降过程中A对B的压力一定为零

B. 上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力

C. 下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力

D. 在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力

【总结】

1.完全失重状态的说明：在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持物无压力、摆钟停止摆动、液柱不再产生向下的压强等，靠重力才能使用的仪器将失效，不能再使用（如天平、液体压强计等）。

2.完全失重时重力本身并没有变化。

二、超重、失重的有关计算

【课堂引入】

超重、失重的有关计算

【例题】

6. 升降机以0.5m/s2的加速度匀减速上升，站在升降机里的人的质量是50kg，人对升降机地板的压力是多大？如果人站在升降机里的测力计上，测力计的示数是多大？

【课堂练习】

7. 一个质量是40kg的物体，随升降机一起以2m/s2的加速度竖直加速下降，求物体对升降机地板的压力大小，是大于重力还是小于重力？

8. 小明站在电梯内的体重计上,电梯静止时体重计示数为50kg,若电梯在竖直方向运动过程中,他看到体重计的示数为45kg时,取重力加速度g=10m/s2．下列说法中正确是（　　）

A. 电梯可能在加速上升,加速度大小为9m/s2     B. 电梯可能在加速下降,加速度大小为1m/s2

C. 电梯可能在减速上升,加速度大小为1m/s2     D. 电梯可能在减速下降,加速度大小为9m/s2

三、超重、失重的综合应用

【课堂引入】

若加速度方向向上（或斜向上），物体处于超重状态；若加速度方向向下（或斜向下），物体处于失重状态。

若系统中某一部分有向上或向下的加速度，则系统整体也处于超重或失重状态。

【例题】

9. 某地一观光塔总高度达600m，游客乘坐观光电梯大约1min就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图所示.则下列说法正确的是（　　）

A. t=4.5s时，电梯处于超重状态       B. 5～55s时间内，绳索拉力最小

C. t=59.5s时，电梯处于超重状态      D. t=60s时，电梯速度恰好为0

【课堂练习】

10. 如图所示，质量为M的斜面体始终处于静止状态，当质量为m的物体以加速度a沿斜面加速下滑时有（　　）

A. 地面对斜面体的支持力大于（M＋m）g

B. 地面对斜面体的支持力等于（M＋m）g

C. 地面对斜面体的支持力小于（M＋m）g

D. 由于不知a的具体数值，无法计算地面对斜面体的支持力的大小

11. 如图甲所示是某人站在力传感器上做下蹲—起跳动作的部分示意图。如图乙所示是根据传感器画出的力—时间图像，其中力的单位是N，时间的单位是s。两图中的点均对应，取重力加速度g=10m/s2。请根据这两个图所给出的信息，判断下列选项正确的是（　　）

A. 此人的质量约为60kg

B. 此人从站立到蹲下的过程对应乙图中1到6的过程

C. 此人在状态2时处于超重状态

D. 此人向上的最大加速度大约为1.9g

参考答案

1.【答案】(1)电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力。

(2)减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力。

2.【答案】525N；525N

【详解】由牛顿第二定律有

N-mg=ma

由牛顿第三定律可得，人对升降机地板的压力等于地板对人的支持力，则带入数据有

F压=N=525N

若人站在测力计上，加速度不变，则对测力计压力也为525N，测力计示数为525N。

3. A

【详解】AC．火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，故A正确，C错误；

B．飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，故B错误；

D．宇航员处于完全失重状态时，仍然受重力，故D错误。

故选A。

4. D

【详解】图像的斜率表示加速度，故0~5s内斜率为正，加速度为正，方向向上，处于超重状态，速度为正，即电梯向上加速运动；在5~10s过程中，电梯匀速，该同学加速度为零，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，处于正常状态；10~20s过程中，斜率为负，速度为正，即电梯向上做减速运动，加速度向下，处于失重状态，D正确．

5. A

【详解】解：以A、B整体为研究对象：在上升和下降过程中仅受重力，由牛顿第二定律知加速度为g，方向竖直向下．

再以A为研究对象：因加速度为g，方向竖直向下，由牛顿第二定律知A所受合力为A的重力，所以A仅受重力作用，即A和B之间没有作用力．

故选A．

6.【答案】475N；475N

【详解】对人受力分析，受向下的重力和向上的支持力，则由牛顿第二定律可知

mg- FN=ma

解得

FN=mg-ma=475N

根据牛顿第三定律可知，人对升降机地板的压力是

FN＇=FN=475N

如果人站在升降机里的测力计上，测力计的示数是475N。

7.【答案】320N，小于重力。

【详解】对物体由牛顿第二定律可知

解得

根据牛顿第三定律可知，物体对升降机地板的压力为320N，小于重力。

8. BC

【详解】小明的体重只有50kg，体重计的示数为45kg，说明电梯有向下的加速度，失重，运动情况可能为：向下加速或向上减速；小明受支持力和重力，由牛顿第二定律可知其加速度为：．故BC正确，AD错误．故选BC.

9.【答案】AD

【详解】A．t＝4.5 s时，电梯具有向上的加速度，处于超重状态，A正确；

B．前5s加速度向上，由牛顿第二定律可得

可得

1～4s时间内，加速度最大，绳索的拉力最大，最后5s内，加速度向下，由牛顿第二定律可得

可得

56～59s时间内，加速度最大，绳索拉力最小，5～55s时间内，电梯匀速上升，绳索拉力等于重力，B错误；

C．t=59.5s时，电梯具有向下的加速度，处于失重状态，C错误；

D．a-t图线与时间轴所围的面积表示速度变化量，可得

初速度为零，由图像可知60s内，故在60s时电梯速度恰好为0，D正确。

故选AD。

10.C

【详解】对物块与斜面体的整体，竖直方向根据牛顿第二定律

解得

故选C。

11. D

【详解】A．根据题图乙中图线的1点，由平衡条件得此人的质量约为70kg，故A错误；

B．同理根据图线可判断，此人从站立到蹲下的过程中先失重后超重，对应题图乙中1到4的过程，故B错误；

C．由题图乙知，人在状态2时传感器对人的支持力小于人自身的重力，处于失重状态，故C错误；

D．根据图线和牛顿第二定律，可得此人向上的最大加速度为

故D正确。

故选D。