物理必修1第五章 研究力和运动的关系4 超重和失重达标测试

2020-2021学年新人教版必修第一册

4.6超重和失重 课时作业10（含解析）

1．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）

A．0~t1时间内，v增大，FN>mg B．t1~t2 时间内，v减小，FN<mg

C．t2~t3 时间内，v增大，FN <mg D．t2~t3时间内，v减小，FN >mg

2．关于下列力的说法中，正确的是（　　）

A．物体受摩擦力时一定受弹力，而且这两个力的方向一定相互垂直

B．运动物体所受摩擦力的方向一定和它运动方向相反

C．同一对作用力与反作用的大小有时也可能不相等

D．处于完全失重状态下的物体不受重力作用

3．高空跳伞是空降兵的必修科目，在某次训练中，一空降兵从悬停在空中的直升飞机上自由跳下，从跳离飞机到落地的过程中空降兵沿竖直方向运动的v—t图像如图所示，最终空降兵以的速度落地。下列说法正确的是（　　）

A．0~tl时间内，空降兵所受阻力不断增大

B．t1~t2时间内，空降兵处于超重状态

C．t1~t2时间内，空降兵运动的加速度大小增大

D．t1~t2时间内，空降兵运动的平均速度大小

4．很多智能手机都有加速度传感器。小明把手机平放在手掌上，打开加速度传感器，记录手机在竖直方向上加速度的变化情况。若手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后接住手机，手机屏幕上获得的图像如图甲所示。以下实验中手机均无翻转。下列说法正确的是

A．若将手机竖直向上抛出再落回手掌中，所得图像可能如图乙所示

B．若保持手托着手机，小明做下蹲动作，整个下蹲过程所得图像可能如图丙所示

C．若手托着手机一起由静止竖直向上运动一段时间后停止，所得图像可能如图丁所示

D．手机屏幕上的图像出现正最大值时，表明手机处于失重状态

5．一位同学站在升降机内台秤上相对台秤静止，发现台秤示数大于自己的体重，下列说法正确的是（　　）

A．升降机可能在加速上升 B．升降机可能在加速下降

C．秤对人的支持力大于人对秤的压力 D．人对秤的压力与秤对人的支持力是一对平衡力

6．如图所示，在一次健康检查中，小李蹲在体重计上突然站立，完成站立动作，下列F-t图象能反映体重计示数随时间变化的是（　　）

A． B． C． D．

7．2020年5月5日，长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功，正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。如图，火箭点火后刚要离开发射台竖直起飞时（　　）

A．火箭处于平衡状态 B．火箭处于失重状态

C．火箭处于超重状态 D．空气推动火箭升空

8．湖南省张家界武陵源风景区内有一座建造在悬崖上的观光电梯，如图所示，该电梯垂直高度达335米，是目前世界上最高的双层户外观光电梯，同时也是载重最大、速度最快的客运电梯，被誉为“世界第一梯”。假如你站在该观光电梯内，某段时间内你感觉到双脚“很受力”，下列说法正确的是（　　）

A．一定是你的重力变大了

B．你可能正处于失重状态

C．电梯可能处于下行阶段

D．电梯一定正在加速运行

9．由于生活水平的不断提升，越来越多的家庭拥有了私家轿车，造成车位难求的现象，因此很多停车场采用了多层停车的结构。若车子被“移送”停在上层，车主想使用汽车时就需要车库管理员把车子“移送”到下层。如图是管理员正在“移送”车辆的过程。假设“移送”过程中车辆相对于底板始终静止，底板始终保持水平，则下列说法正确的是（　　）

A．车子在被水平向右“移送”的过程中，车子对底板的摩擦力一直水平向左

B．车子在被水平向右“移送”的过程中，底板对车子的摩擦力不可能水平向左

C．车子在被竖直向下“移送”的过程中，车子对底板的力可能小于底板对车子的力

D．车子在被竖直向下“移送”的过程中，底板对车子的力可能大于车子自身的重力

10．“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，如图中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。人从P点落下到最低点c的过程中（　　）

A．人在全程都在做加速运动，一直处于失重状态

B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态

C．在bc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态

D．在c点，人的速度为零，其加速度为零

11．2020年是特殊的一年，无情的新冠病毒袭击了中国；经过全国人民的努力，受伤最深的武汉也在全国各界的支持下使疫情得到了控制。在这场没有硝烟的战疫中涌现了大量最可爱的人，尤其是白衣天使和人民解放军。在这场战疫中某次空军基地用直升飞机运送医护人员去武汉，为了保证直升机升空过程中医护人员不至于很难受，飞行员对上升过程某阶段加速度进行了相应操作。操作的图像如图所示（除ab段曲线，其余段均为直线，取向上为正），则下列说法正确的是（　　）

A．Oa和ab段医护人员处于超重状态，cd段处于失重状态

B．O到d整个过程医护人员均处于超重状态

C．O到d过程速度增量小于20.5m/s

D．根据上述图像可求出0~8s这段时间直升机往上上升的高度

12．升降机地板上放一台秤，秤盘中有一物体，当台秤的示数是G时，升降机处于静止状态；当台秤的示数为0.8G时（　　）

A．物体处于超重状态 B．物体处于失重状态

C．升降机可能匀速上升 D．升降机可能匀速下降

13．如图甲所示。为了测量运动员跃起的高度，训练时可在弹性网上安装压力传感器，利用传感器记录弹性网的压力，并在计算机上做出压力－时间图像（F—t图像），假如做出的图像如图乙所示。设运动员在空中运动时可视为质点，不计空气阻力，下列说法正确的是（g取10m/s2）（　　）

A．运动员在空中的时间为1s

B．1.1~2.3s中，当F最大时，运动员一定处于超重状态

C．运动员跃起的最大高度为3.0m

D．运动员跃起的最大高度为7.2m

14．2019年10月在我国武汉举行的第7届世界军人运动会中，中国跳水队获得男子双人10米台金牌。运动员从开始下落到入水前的运动可近似看作自由落体运动。在此过程中（　　）

A．运动员处于失重状态

B．运动员将感觉到水面匀速靠近

C．前一半位移用时短，后一半位移用时长

D．前一半时间内位移大，后一半时间内位移小

15．一个质量为50kg的人，站在竖直向上运动着的升降机地板上。他看到升降机内挂着重物的弹簧秤的示数为40N。已知弹簧秤下挂着的物体的重力为50N，取g=10m/s2，则人对地板的压力为（　　）

A．大于500N B．小于500N

C．等于500N D．上述说法均不对

16．质量为60kg的人，站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数各是多少？（取g=10m/s2）

（1）升降机匀速上升；

（2）升降机以4m/s2的加速度加速上升；

（3）升降机以5m/s2的加速度加速下降．

参考答案

1．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则FN<mg，选项A错误；

B．在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则FN=mg，选项B错误；

CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，超重，则FN>mg，选项C错误，D正确；

故选D。

2．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．根据摩擦力产生条件可知受摩擦力时一定受弹力；弹力方向垂直接触表面，摩擦力方向与接触表面相切，所以这两个力的方向一定相互垂直，故A正确；

B．运动物体所受摩擦力的方向一定和它相对运动方向相反，当摩擦力为动力时，摩擦力的方向与运动方向相同，故B错误；

C．同一对作用力与反作用的大小都是相等的，故C错误；

D．完全失重状态下的物体只受重力作用，故D错误；

故选A。

3．B

【解析】

 【分析】

 【详解】

A．由速度时间图像可知，0~tl时间内，空降兵做匀加速运动，故其受到的阻力不变，故 A错误；

B．t1~t2 时间内，空降兵向下做减速运动，其加速度向上，故处于超重状态，故B正确；

C．速度时间图像的切线表示加速度，由图像可知，t1~t 2时间内加速度不断减小，故C错误；

D．t1~t2 时间内若空降兵做匀减速运动，则其平均速度为 ，由图像可知其位移小于匀减速运动的位移，故其平均速度 ，故D错误。

故选B。

4．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．若手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后接住手机，手机先加速后减速，加速度先竖直向下，再竖直向上。由图甲可知加速度竖直向下时为负值。若将手机竖直向上抛出再落回手掌中，手机先竖直向上加速然后竖直上抛运动最后竖直向下减速，加速度方向先竖直向上然后竖直向下最后竖直向上，即先正然后负最后正，所得图像可能如图乙所示，故A正确；

B．若保持手托着手机，小明做下蹲动作，手机先竖直向下加速然后竖直向下减速，加速度方向先竖直向下然后竖直向上，即先负后正，整个下蹲过程所得图像不可能如图丙所示，故B错误；

C．若手托着手机一起由静止竖直向上运动一段时间后停止，手机先竖直向上加速最后竖直向上减速，加速度方向先竖直向上最后竖直向下，即先正最后负，所得图像不可能如图丁所示，故C错误；

D．手机屏幕上的图像出现正最大值时，说明加速度方向竖直向上，处于超重状态，故D错误。

故选A。

5．A

【解析】

【分析】

【详解】

AB．台秤的示数大于人的体重，说明此时人处于超重状态，根据超重的条件可知此时人具有向上的加速度，由于人的初速度方向未知，故人可能向下做减速运动，也可能向上做加速运动，由于人与升降机运动情况相同，所以升降机可能向下做减速运动，也可能向上做加速运动，故A正确，B错误；

CD．人对秤的压力与秤对人的支持力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故C、D错误；

故选A。

6．D

【解析】

【分析】

【详解】

对人的运动过程分析可知，人下站立的过程可以分成两段：

人在加速站立的过程中，有向上的加速度，处于超重状态，此时人对传感器的压力大于人的重力的大小；

在减速站立的过程中，加速度方向向下，处于失重状态，此时人对传感器的压力小于人的重力的大小，选项ABC错误，D正确。

故选D。

7．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．火箭点火后刚要离开发射台竖直起飞时，火箭向上得到的反冲力大于其本身的重力，火箭具有向上的加速度，不是处于平衡状态，A错误；

BC．当物体做向下加速运动或向上减速运动时，物体处于失重状态；当物体做向上加速运动或向下减速运动时，物体处于超重状态。火箭刚要离开发射台时，是在向上做加速运动，此时火箭处于超重状态，B错误，C正确；

D．火箭点火后，火箭向下喷出高速大量气体，根据反冲运动，火箭本身获得向上的很大反冲力来推动火箭升空，D错误。

故选C。

8．C

【解析】

【分析】

【详解】

AB．在某段时间内觉得双脚“很受力”，表示人处于超重状态，人受到的支持力大于重力，但重力不变，故AB错误；
CD．人处于超重状态，说明加速度向上，运动可能是向上加速或向下减速，故C正确，D错误。
故选C。

9．D

【解析】

【分析】

【详解】

AB．车子在被水平向右“移送”的过程中，若减速向右移送，则车子对底板的摩擦力水平向左，若加速向右移送，则车子对底板的摩擦力水平向右，故AB错误；

C．车子对底板的力和底板对车子的力是一对作用力和反作用力，任何时刻都大小相等，方向相反，故C错误；

D．车子在被竖直向下“移送”的过程中，若减速向下移动，则加速度向上，即

即底板对车子的力可能大于车子自身的重力，故D正确。

故选D。

10．B

【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，做加速运动，处于失重状态；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，做加速运动，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，做减速运动，处于超重状态，故AC错误，B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B。

11．B

【解析】

【分析】

【详解】

AB．O到d过程中加速度始终为正，即始终向上，因此O到d整个过程中医护人员均处于超重状态，故A错误，B正确；

C．O到d过程速度增量为这段时间内图像所围的面积，粗略计算为

因不知ab段的精确速度增量，因此无法知道速度增量的准确值，故C错误；

D．由于未告诉初速度所以无法求出这段时间直升机往上上升的高度，故D错误。

故选B。

12．B

【解析】

【分析】

本题考察对超重失重现象的理解。

【详解】

AB．静止时重力等于支持力，运动时支持力小于重力，是失重状态。故A错误，B正确；

CD．失重时加速度方向向下，包括两种运动状态，加速下降和减速上升，故CD错误。

故选B。

13．B

【解析】

【分析】

【详解】

A．由图知运动员在空中的最长时间为

故A错误；

B．1.1~2.3s图像表示，开始接触弹簧，一段时间弹力逐渐增加，一直到弹力与重力大小相等，此过程加速度方向向下，是失重；然后弹力大于重力一直到达弹力最大，此时加速度方向向上是超重；运动员触底后反弹，弹力逐渐减少一直到弹力等于重力，此过程加速度方向向上时超重；然后弹力小于重力，弹力继续减小一直到为零，此过程重力大于弹力，加速度方向向下，是失重，故B正确；

CD．运动做竖直上抛运动，根据运动的对称性可知，跃起的最大高度为

代入数据解得

故CD错误。

故选B。

14．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．运动员向下加速，处于失重状态，故A正确；

B．运动员做初速度为零的匀加速直线运动，以自己为参考系，水面做匀加速上升，故B错误；

C．运动员在下落中做自由落体运动，即为初速度为零的匀加速直线运动；故前一段位移与后一段位移时间之比为

故C错误；

D．运动员在下落中做自由落体运动，即为初速度为零的匀加速直线运动，两段相等时间内的位移之比为1：3，故D错误。

故选A。

15．B

【解析】

【分析】

【详解】

升降机内挂着重物的弹簧秤的示数为40N，小于其重力，物体处于失重状态，根据牛顿第二定律得重物的加速度为

方向向下。对人分析，根据牛顿第二定律得

Mg-N=Ma

解得

N=Mg-Ma=50×（10-2）N=400N

地板对人的支持力为400N。根据牛顿第三定律，地板对人的支持力为400N，所以人对地板的压力也是400N，小于500N，人处于失重状态时，故B正确，ACD错误。

故选B。

16．（1） (2) (3)

【解析】

【分析】

【详解】

人站在升降机中的体重计上受重力和支持力.

(1)当升降机匀速上升时，由平衡条件得

FN－G＝0

所以，人受到的支持力

FN＝G＝mg＝60×10 N＝600 N.

根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即体重计的示数为600 N.

(2)当升降机以4 m/s2的加速度加速上升时，根据牛顿第二定律

FN－G＝ma

FN＝G＋ma＝m（g＋a）＝60×（10＋4）N＝840 N

此时体重计的示数为840N，大于人的重力600 N，人处于超重状态.

(3)当升降机以5 m/s2的加速度加速下降时，据牛顿第二定律可得

mg-FN＝ma，

所以

FN＝mg-ma＝m（g-a）＝60×（10-5）N＝300 N

此时体重计的示数为300 N，小于人本身的重力，人处于失重状态.