2021学年第六节 超重和失重精练

2020-2021学年新人教版必修第一册

4.6超重和失重 课时作业5（含解析）

1．蹦极是一项富有挑战性的运动，运动员将弹性绳的一端系在身上，另一端固定在高处，然后运动员从高处跳下，如图所示，图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是运动员所到达的最低点。在运动员从a点运动到c点的过程中，忽略空气阻力，不计弹性绳质量，下列说法正确的是（　　）

A．运动员先失重后超重 B．运动员始终处于失重状态

C．运动员在a点时的速度最大 D．运动员在c点时的加速度为0

2．体育课上某同学做引体向上．他两手握紧单杠，双臂竖直，身体悬垂；接着用力上拉使下颚超过单杠(身体无摆动)；然后使身体下降，最终悬垂在单杠上．下列说法正确的是（     ）

A．在上升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力

B．在下降过程中单杠对人的作用力始终小于人的重力

C．若增大两手间的距离，最终悬垂时单臂的拉力变大

D．若增大两手间的距离，最终悬垂时单臂的拉力不变

3．木箱内的地板上放置一个5kg的物体，钢绳吊着木箱静止在某一高度处。从计时时刻开始钢绳拉着木箱向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为4m/s2，至第3s末钢绳突然断裂，此后木箱先向上做匀减速运动，到达最高点后开始竖直下落，7s末落至地面。木箱在空中运动的过程中地板始终保持水平，重力加速度取10m/s2。下列说法正确的是（　　）

A．第2秒末物体的重力增大到70N

B．第4秒末物体对木箱地板的压力为70N

C．第4秒末物体对木箱地板的压力为50N

D．第6秒末物体对木箱地板的压力为0

4．在德国首都柏林举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中，克罗地亚选手弗拉希奇以2.04 m的成绩获得冠军．弗拉希奇的身高约为1.93 m，忽略空气阻力，g取10 m/s2，则下列说法正确的是(　　)

A．弗拉希奇在下降过程中处于失重状态

B．弗拉希奇起跳以后在上升的过程中处于超重状态

C．弗拉希奇起跳时地面对她的支持力等于她所受的重力

D．弗拉希奇起跳时的初速度大约为3 m/s

5．小明家住十层，他乘电梯从一层直达十层．则下列说法正确的是

A．他始终处于超重状态

B．他始终处于失重状态

C．他先后处于超重、平衡、失重状态

D．他先后处于失重、平衡、超重状态

6．如图所示，斜面A静止在水平地面上，物块B正在沿斜面下滑，下列说法正确的是（　　）

A．若物块B是在匀速下滑，则斜面的受力个数一定是4个

B．若物块B是在减速下滑，则斜面的受力个数可能是4个

C．若物块B是在加速下滑，则地面对斜面有向右的摩擦力

D．若物块B是在减速下滑，则斜面对地面的压力小于A、B重力之和

7．小明家住16层，他放学后，乘坐电梯从1层直达16层。假设电梯刚启动时做加速直线运动，中间一段做匀速直线运动，最后一段时间做减速直线运动。在电梯从1层直达16层的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．电梯刚启动时，小明处于超重状态

B．电梯刚启动时，小明的重力变大了

C．电梯刚启动时，电梯地板对小明的支持力等于小明受到的重力

D．电梯上升的过程中，小明一直处于超重状态

8．为探究超重、失重现象，小明同学将一台电子秤搬到一楼的电梯间，他平稳站在电子秤上，在电梯启动前、启动时和刚到二楼停止前，他观察到电子秤中自身体重的示数分别为、和，下列说法正确的是（（　　）

A． B． C． D．

9．如图所示为某跳高运动员用背越式跳过某一高度时的照片，若不计空气阻力，则（　　）

A．起跳时地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力

B．起跳时地面对运动员的支持力一定等于运动员的重力

C．起跳离地后上升过程中，运动员处于超重状态

D．起跳离地后下降过程中，运动员处于失重状态

10．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，当电梯在竖直方向运行时，电梯内乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小了，这一现象表明

A．电梯一定在上升阶段

B．电梯一定在下降阶段

C．乘客一定处在超重状态

D．电梯的加速度方向一定向下

11．一质量为的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移与时间的关系图象如图所示，其中时间内图像为直线。乘客所受支持力的大小用表示，速度大小用表示。重力加速度大小为。以下判断正确的是（　　）

A．时间内，增大，

B．时间内，减小，

C．时间内，增大，

D．时间内，减小，

12．2020年2月2日上午，武汉火神山医院正式交付，从方案设计到建成交付仅用10天，被誉为“中国速度”。在医院建造过程中，有一吊机将静止在地面上的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v－t图像如图所示。下列判断正确的是（　　）

A．1s末货物的加速度大小为1.5m/s2

B．最后3s内货物处于超重状态

C．第3s内货物的位移大小为1.5m

D．在第4s末至第7s末的过程中，货物的位移大小为4.5m

13．小兰站在电梯里的体重计上，静止时体重计的示数为30kg，某时刻发现体重计的示数变为25kg，则此时小兰（　　）

A．所受重力变为零 B．所受重力增大

C．处于超重状态 D．处于失重状态

14．如图所示，放在电梯地板上的一个木块相对电梯处于静止状态，此时弹簧处于压缩状态。突然发现木块被弹簧推动，据此可判断电梯此时的运动情况可能是（　　）

A．加速下降 B．加速上升 C．减速上升 D．减速下降

15．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg。电梯在运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列正确的是（　　）

A．晓敏同学所受的重力变小了

B．晓敏同学对体重计的压力等于体重计对晓敏的支持力

C．电梯可能在竖直向下运动

D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下

16．在2004年雅典奥运会上，我国运动员黄珊汕第一次参加蹦床项目的比赛就取得了铜牌的优异成绩．假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘制出如图所示的曲线，假设当地的重力加速度g＝10m/s2．依据图像给出的信息．

（1）运动员离开弹簧床上升的最大高度．

（2）运动过程中运动员的最大加速度．

参考答案

1．A

【解析】

【分析】

【详解】

AB．在运动员从a点到c点的运动过程中随着弹性绳的伸长，拉力不断变大，开始阶段，运动员的重力大于绳的拉力，运动员向下做加速运动即处于失重状态；随着拉力增大，后来绳的拉力大于运动员的重力，运动员受到的合力向上，运动员向下做减速运动即处于超重状态，故A正确，B错误；

C．运动员从a点运动到c点的过程中，速度先增大后减小，当人的重力等于绳子的拉力时速度最大，故C错误；

D．在运动员从a点到c点的运动过程中随着弹性绳的伸长，拉力不断变大，开始阶段，运动员的重力大于绳的拉力，运动员做加速运动；随着拉力增大，后来绳的拉力大于运动员的重力，运动员受到的合力向上，运动员做减速运动直到c点速度变为0，此时拉力大于重力，则合力不为0，故D错误。

故选A。

2．C

【解析】

试题分析：在上升和下降过程中，人都是从静止开始，最终又回到静止状态，故上升时是先超重后失重，下降时是先失重后超重，而超重时是单杠对人的用力大于人的重力，失重时是单杠对人的作用力小于人的重力，故选项AB均错误；若增大两手间的距离，由于两手的合力等于人的重力，而重力不变，故两个分力的夹角越大，则需要分力也就越大，故选项C正确，D错误．

考点：超重与失重，力的合成．

3．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．第2秒末，物体的加速度向上，物体处于超重状态，但物体的重力不会随着物体的运动状态变化而变化，故A错误；

BC．第4秒末物体的加速度为重力加速度g，物体处于完全失重状态，物体对木箱地板的压力为0，故BC错误；

D．第6秒末物体的加速度为重力加速度g，物体处于完全失重状态，物体对木箱地板的压力为0，故D正确。

故选D。

4．A

【解析】

【分析】

【详解】

AB.在跳高过程中，弗拉希奇的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，故A正确B错误；

C.弗拉希奇起跳时地面对她的支持力大于她所受的重力，故C错误；

D.弗拉希奇在上升的过程中做竖直上抛运动，由运动学公式v＝2gh可得初速度

故D错误．

故选A。

5．C

【解析】

【分析】

【详解】

电梯先加速上升，此时他处于超重状态，然后匀速上升，此时他处于平衡状态，最后减速上升，他处于失重状态，因此C正确，ABD错误．

故选C。

6．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．若物块B是在匀速下滑，则系统加速度为零，斜面与地面之间没有摩擦力，斜面受力个数为4个，故A正确；

B．若物块B是在减速下滑则系统水平方向有向右的加速度，斜面与地面之间有摩擦力，A受力个数为5个，故B错误；

C．若物块B是在加速下滑则系统水平方向有向左的加速度，则地面对斜面的摩擦力方向向左，故C错误；

D．若物块B是在减速下滑，则系统竖直方向有向上的加速度，系统处于超重状态，斜面对地面压力大于A、B重力之和，故D错误。

故选A。

7．A

【解析】

【分析】

【详解】

AC．电梯刚启动时向上做加速直线运动，加速度竖直向上，由牛顿第二定律可得

即

小明处于超重状态，A正确，C错误；

B．小明的重力与电梯的运动状态无关，整个上升过程重力不变，B错误；

D．电梯刚启动时，小明处于超重状态，中间一段匀速直线运动过程，受力平衡，既不超重也不失重，最后一段做匀减速直线运动过程，小明处于失重状态，D错误。

故选A。

8．A

【解析】

【分析】

【详解】

AB．电梯启动时向上做加速运动，处于超重状态，则

选项A正确，B错误；

CD．电梯刚到二楼停止前向上做减速运动，处于失重状态，则

因此有

选项CD错误。

故选A。

9．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．起跳时地面对运动员的支持力与运动员对地面的压力是一对作用与反作用力，则地面对运动员的支持力等于运动员对地面的压力，选项A错误；

B．起跳时运动员的加速度向上，则地面对运动员的支持力大于运动员的重力，选项B错误；

C．起跳离地后上升过程中，加速度为向下的g，则运动员处于失重状态，选项C错误；

D．起跳离地后下降过程中，加速度为向下的g，则运动员处于失重状态，选项D正确。

故选D。

10．D

【解析】

电梯静止不动时，小球受力平衡，有mg=kx1；弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小了，说明弹力变小了，根据牛顿第二定律，有mg-kx2=ma，故加速度向下，电梯可能加速下降或者减速上升，电梯中的人处于失重状态；故选D．

点睛：本题关键是对铁球受力分析，根据牛顿第二定律判断出铁球的加速度方向，由于铁球和电梯相对静止，从而得到电梯的加速度，最后判断电梯的超、失重情况．

11．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．由于图象的斜率表示速度，由图可知在时间内速度增加，即乘客的加速度向上，根据牛顿第二定律得

解得

FN

则

故A正确；

B．在时间内，图象的斜率保持不变，所以速度不变，即乘客匀速上升，则

故B错误；

CD．在时间内，图象的斜率变小，所以速度减小，即乘客减速上升，加速度方向向下，根据牛顿第二定律得

解得

FN

则

处于失重状态，故CD错误。

故选A。

12．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．0～1s内货物做匀加速直线运动，速度图象的斜率表示加速度，则有

故A错误；

B．最后3s内货物减速上升，加速度方向向下，所以货物处于失重状态，故B错误；

C．第3s内货物做匀速直线运动，则位移为

故C正确；

D．图像与坐标轴所围面积表示位移，则第4s末至第7s末的过程中，货物的位移大小

故D错误。

故选C。

13．D

【解析】

【分析】

【详解】

AB．重力在电梯运行过程不变，故AB错误；

CD．电梯运行时体重计示数25kg小于静止时体重计的示数为30kg，即体重计给小兰的支持力小于重力，具有向下的加速度，小兰处于失重状态，故C错误，D正确。

故选D。

14．AC

【解析】

【分析】

【详解】

木块突然被推动，表明木块所受摩擦力变小了，也表明木块与地板之间的弹力变小了，重力大于弹力，其合力竖直向下，木块处于失重状态，加速度向下，可知电梯可能加速下降或者减速上升，故AC正确；BD错误。

故选AC。

15．CD

【解析】

【分析】

【详解】

A．体重计示数小于体重说明晓敏对体重计的压力小于重力，并不是体重变小，故A错误；

B．晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故B错误；

C．由于晓敏对体重计的压力小于重力即处于失重状态，则电梯的加速度向下，电梯可能向下做匀加速直线运动，也可能向上做匀减速直线运动，故C正确；

D．以人为研究对象，由牛顿第二定律有

解得

方向向下，故D正确。

故选CD。

16．5m，

【解析】

【分析】

（1）由图读出运动员在空中运动的时间，由自由落体运动的规律求出最大高度．（2）当弹力最大时，运动员的加速度．由图读出最大的弹力为2500N，根据牛顿第二定律求出最大加速度．

【详解】

（1）由图象可知运动员运动稳定后每次腾空时间为：

运动员下落过程是做自由落体运动，时间为

则上升的最大高度为

（2）运动过程中运动员的最大加速度可以求出，运动员每次腾空时加速度，而陷落最深时由图象可知

根据由牛顿第二定律得：

解得：

【点睛】

本题考查读图能力和分析研究实际问题的能力．同时要抓住运动员在空中做竖直上抛运动时的对称性，上升和下落时间相等．