人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系6 超重和失重优秀当堂达标检测题

4.6超重和失重同步练习-高中物理人教版（新课标）必修一

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 如图所示，一同学在电梯里站在台秤上称体重，发现体重明显大于在静止地面上称的体重，则

A. 电梯一定处于上升阶段
B. 电梯一定处于加速上升阶段
C. 电梯可能处于加速下降阶段
D. 电梯的加速度一定向上
 

2. 一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的关系图像如图所示。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g。以下判断正确的是

A. 时间内，增大，
B. 时间内，增大，
C. 时间内，增大，
D. 时间内，减小，

3. 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

4. 如图，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为 

A. 失重、失重 B. 超重、超重 C. 失重、超重 D. 超重、失重

5. 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

6. 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

7. 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
 

8. “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点是弹性绳的原长度位置，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。人在从P点下落到最低点c点的过程中

A. 人在a点时速度最大
B. 人在ab段做加速度增大的加速运动，处于失重状态
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，处于平衡状态
 

9. 下列说法中正确的是

A. 电梯刚下降瞬间是属于失重现象
B. 合力一定大于任一分力
C. 静摩擦力的大小可以用公式直接计算
D. 静止在斜面上的物体受到的重力和支持力是一对平衡力

10. 2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙火箭成功将北斗三号导航系统最后一颗组网卫星送入地球同步轨道。关于这次卫星与火箭上天的情形叙述正确的是

A. 火箭能够起飞，是因为火箭喷出的气体对火箭产生一个向上的作用力
B. 火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但无法加速飞行
C. 该卫星进入预定轨道之后完全失重，与地球之间不存在相互作用力
D. 该卫星在轨运行的速度大于地球的第一宇宙速度

二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）

11. 某实验小组利用DIS系统在电梯内研究超重和失重现象。他们在电梯地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个物块，如图甲所示。电梯从底层到达顶层的过程中，计算机显示出传感器所受压力大小随时间变化的关系如图乙所示。则从图乙中可以知道该物块的重力为__________N，物块处于超重状态的时间段为__________，处于失重状态的时间段为__________。

12. 图所示，一质量物体受到竖直向上拉力F的作用，当拉力时，物体由静止开始向上运动，若不计空气阻力，g取则2 s内物体的位移为______m，2 s末的速度为______。
    
    一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为，g为重力加速度．人对电梯底部的压力为______，此时人处于______填“超重”“失重”．
13. 一乘客坐电梯从六层到一层，在电梯加速下降的过程中，乘客所受的支持力______乘客的重力选填“大于”或“小于”，乘客处于______状态选填“超重”或“失重”．
14. 某人在以的加速度下降的升降机中，则他处于______状态填“超重或失重”，如果在升降机中最多能举起60kg的物体，那么他在地面上最多能举起______kg的物体．
15. 如图所示，一电梯以的加速度匀加速向上运动，在电梯的顶部挂有一弹簧秤，弹簧秤下用一轻绳挂着一个质量为2kg的物体，则弹簧秤的示数为______N，此时物体处于______状态。选填“超重”或“失重”
    
     

三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）

16. 现测得某一物体所受外力F一定时，其加速度a与其质量m的关系数据如下表：

根据表中所列数据，画出图像。
 

图线存在截距，其原因是_______________________。

四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）

17. 一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重一个可乘坐十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下落到一定位置时，制动系统启动，使座舱到地面时刚好停下已知座舱开始下落时的高度为，当落到离地面的位置时开始制动，座舱均匀减速重力加速度g取，不计空气阻力．

求座舱下落的最大速度的大小．

求座舱下落的总时间．

若座舱中某人用手托着重的铅球，求座舱下落过程中球对手的压力大小．






 

18. 竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一只弹簧测力计，如图所示．弹簧测力计的钩上悬挂一个质量的物体，试分析下列各种情况下电梯具体的运动取：
     

当弹簧测力计的示数，且保持不变；

当弹簧测力计的示数，且保持不变；

当弹簧测力计的示数，且保持不变．弹簧均处于伸长状态

答案和解析

1.【答案】D
 

【解析】解：体重计的示数大于人静止在地面上的体重，说明人受到支持力大于重力，由牛顿第二定律可知，加速度一定向上，但电梯可能向上加速也可能向下减速，故D正确，ABC错误。
故选：D。
对人进行受力分析，再根据牛顿第二定律即可确定加速度的方向以及物体的运动性质。
本题考查牛顿第二定律关于超重和失重现象的应用，要注意明确加速度向上时物体的运动情况有两种，要注意全面分析。
 

2.【答案】A
 

【解析】

【分析】
本题考查了图象斜率的物理意义，要求同学们能够明白图象斜率的物理意义，并会通过牛顿第二定律分析。
【解答】
A.由于图象的斜率表示速度，由图可知在时间内速度增加，即乘客向上加速运动，根据牛顿第二定律得：，解得：，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，即乘客匀速下降，则，故B错误；
在时间内，图象的斜率变小，所以速度减小，即乘客减速上升，根据牛顿第二定律得：，解得：，则，故CD错误。
故选A。  

3.【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。

4.【答案】A
 

【解析】

【分析】
本题考查超重和失重。当加速度向下时，物体处于失重状态；当加速度向上时，物体处于超重状态。
【解答】
运动员越过横杆前，向上减速，加速度方向向下，故处于失重状态；
越过横杆后，开始向下加速运动，加速度方向也向下，故也处于失重状态，故A正确，BCD错误。
故选A。  

5.【答案】D
 

【解析】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，即乘客的加速度向下运动，根据牛顿第二定律得：，解得：，则，处于失重状态，故A错误；
B、在时间内，图象的斜率保持不变，所以速度不变，即乘客匀速下降，则，故B错误；
CD、在时间内，图象的斜率变小，所以速度减小，即乘客的减速下降，根据牛顿第二定律得：，解得：，则，处于超重状态，故C错误，D正确；
故选：D。
根据图象的斜率表示速度，判断在不同的时间段内物体的运动状态，然后根据牛顿第二定律求得乘客所受支持力的大小与自身重力的大小关系。
本题考查了图象斜率的物理意义、超失重问题，要求同学们能够明白图象斜率的物理意义，并会通过牛顿第二定律分析超失重现象。
 

6.【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。  

7.【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。  

8.【答案】C
 

【解析】

【分析】

根据牛第二定律判断人的加速度方向，根加速度的方与度的关系，断出的运动情况，而确定哪个位速度最大哪个位置加最大。

【解答】

从a点，人的重力大于弹力，加速度向下则做加速运动，根据牛二定律知，加速度减小，当到达b位置，重力和弹力相等，速度最大，从b到c，重力小于弹力加速度方向向上，向下做减速运动，处于超重状态，故C正确，A错误；
B. 在ab段绳的拉力小于人的重力，加速度向下，人处于失重状态，根据牛顿第二定律得：，由此可知加速度逐渐减小，故B错误；

D.c点速度为零，加速度不为零，不是平衡状态，故D错误。
故选C。

9.【答案】A
 

【解析】

【分析】
超重失重的特征是物体加速度方向，合力与分力的关系等同于三角形三边长度的关系，是滑动摩擦力的大小计算式，不是静摩擦力计算式，一对平衡力应该大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
【解答】
A.电梯刚下降瞬间加速度向下，是属于失重现象。A正确；
B.合力可能大于其中任一分力，也可能小于任一分力，也可能与其一分力相等，B错误；
C.滑动摩擦力的大小可以用公式直接计算，静摩擦力不能用公式计算，C错误；
D.静止在斜面上的物体受到的重力和支持力不在一条直线上，不是一对平衡力，D错误  

10.【答案】A
 

【解析】

【分析】
火箭推力形成是火箭向外喷气，喷出的气体对火箭产生一个反作用力，与有无空气无关．飞船进入轨道后，受到地球的引力，该引力与飞船对地球的引力是一对作用力和反作用力．第一宇宙速度是卫星近表面圆轨道的运行速度，也是绕地球的最大的圆轨道运行速度。

【解答】
A、火箭尾部向外喷气，喷出的气体反应过来对火箭产生一个反作用，从而让火箭获得向上的推力，故A正确；
B、火箭飞出大气层后，虽然没有了空气，但是火箭向后喷气，喷出的气体仍然反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力，故B错误；
C、该卫星进入预定轨道之后完全失重，仍然受到地球的引力，故C错误；
D、第一宇宙速度是绕地球的最大的圆轨道运行速度，则该卫星在圆轨道上运行速度小于第一宇宙速度，故D错误。
故选A。  

11.【答案】20；到；到。
 

【解析】

【分析】
当物体受到的压力大于重力时，物体处于超重状态，加速度向上；当物体受到的压力小于重力时，物体处于失重状态，加速度向下。
本题关键是根据压力的变化情况，得到超、失重情况。
【解答】
从图乙可得物块的重力为20N；
从时该到，物体受到的压力大于重力时，物体处于超重状态；
从时刻到，物体受到的压力小于重力，物块处于减速状态，加速度向下，处于失重状态。
故答案为：20；到； 到。  

12.【答案】 ；  8；   ；  超重  。
 

【解析】

【分析】
受力分析，由牛顿第二定律求得加速度，利用运动学公式求的位移和速度。
本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁。
【解答】
解：由牛顿第二定律得：
由位移公式得2 s内的位移为：
解得：
由速度公式得2 s末速度为：
解得：
故答案为：8，8。

【分析】
本题关键对人受力分析，然后根据牛顿第二定律列式求解。
对人受力分析，受重力和电梯的支持力，加速度向上，根据牛顿第二定律列式求解即可，进而判断出超重还是失重。
【解答】
解：对人受力分析，受重力和电梯的支持力，加速度向上，根据牛顿第二定律
故；
根据牛顿第三定律，人对电梯的压力等于电梯对人的支持力，故人对电梯的压力等于，
对电梯的压力大于本身重力，故处于超重。
故答案为：，超重。
故答案为： ；  8；   ；  超重  。  

13.【答案】小于  失重
 

【解析】解：在电梯加速下降的过程中，由牛顿第二定律知：，乘客所受的支持力N小于乘客的重力，乘客处于失重状态．
故答案为：小于，失重．
当物体具有向上的加速度时，支持力大于重力，处于超重状态；而当向下的加速度时，支持力小于重力，处于失重状态．
掌握超重、失重的特点：加速度向上，超重，加速度向下，失重；超重和失重时物体的重力不变化．
 

14.【答案】失重  48
 

【解析】解：在以的加速度下降的升降机中，加速度的方向向下，则处于失重状态；
在加速下降的电梯里，人最多能举起质量为60的物体，则由牛顿第二定律得：
所以：
此人最大的举力为480N，则那么他在地面上最多能举起的物体质量为：．
故答案为：失重，48．
超重或失重取决于加速度的方向；根据人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，计算出人最大的举力．由牛顿第二定律求出人变速运动的电梯中能举起的物体的最大质量．
本题是应用牛顿第二定律研究超重和失重的问题，关键抓住人的最大举力是一定的．
 

15.【答案】30；超重
 

【解析】

【分析】
本题考查了超重失重状态，对物体受力分析，根据牛顿第二定律列式计算。
【解答】
对物体受力分析知，物体受到重力和弹簧的弹力作用，
根据牛顿第二定律得：，
解得：，
由于此时弹簧的弹力大于物体的重力，所以物体处于超重状态。
故答案为：30；超重。  

16.【答案】如图所示
 

未补偿阻力或补偿阻力不足

【解析】

【分析】
先求出，再描点作图；
根据牛顿第二定律分析图像的原因。
本题考查探究加速度和质量的关系实验，解决本题的关键会描点作图，知道图象是倾斜的直线。
【解答】
要画图像，需要先求出对应的，其数据分别为、、和，然后描点，连线。如图；

平衡摩擦力时，根据牛顿第二定律：  ，解得，根据图像纵截距为负数可知，sin  ，即实验未补偿阻力或补偿阻力不足。
故答案为：如图所示
 

未补偿阻力或补偿阻力不足。

17.【答案】解：自由落体的终点时速度最大，由自由落体速度位移关系可得下落的最大速度：
；
由自由落体规律可得做自由落体的时间：

由匀变速规律可得：

解得：
故下落总时间为：；
前45m人和铅球都处于完全失重故球对手的压力为零；
匀减速阶段的加速度为：

由牛顿第二定律可得：

解得：
故可知球对受的压力为75N。
答：座舱下落的最大速度为；
座舱下落的总时间5s；
若座舱中某人用手托着重30N的铅球，前45m球对手的压力为0，后30m球对受的压力为75N。
 

【解析】自由落体的终点时速度最大，由自由落体速度位移关系可得下落的最大速度；
由自由落体规律可求做自由落体的时间，由匀变速规律可求减速运动时间；
前45m人和铅球都处于完全失重；后30m由牛顿第二定律可得人对球的支持力，进而可得球对受的压力。
本题注意多过程的连接问题，这个连接量一般是转折处的速度；用好自由落体规律和匀变速规律。
 

18.【答案】解：

当时，根据牛顿第二定律，解得这时电梯的加速度，  由此可见电梯处于静止或匀速直线运动状态．

当时，根据牛顿第二定律，这时电梯的加速度，即电梯的加速度方向竖直向下，电梯加速下降或减速上升．

当时，根据牛顿第二定律，这时电梯的加速度，即电梯的加速度方向竖直向上，电梯加速上升或减速下降．

【解析】本题关键对物体受力分析后根据牛顿第二定律确定加速度，然后得到运动情况，基础题．对物体受力分析，然后根据牛顿第二定律求解加速度，再确定物体的运动情况．