高中物理人教版 (2019)必修 第一册6 超重和失重精品精练

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超重和失重条件应用
1．某人站在电梯内的台秤上。在下列四种情形中，台秤示数最大的是（ ）
A．电梯加速上升B．电梯减速上升C．电梯加速下降D．电梯匀速上升
【答案】A
【详解】电梯加速上升，加速度向上，超重；电梯减速上升时，加速度向下，失重；电梯加速下降时，加速度向下，失重；电梯匀速上升时，既不超重也不失重，则四种情形中，台秤示数最大的是A。故选A。
2．在电梯内放一体重计，电梯静止时，小花站在体重计上示数为50kg，电梯运动过程中，某段时间内小花发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法正确的是（ ）
A．电梯一定竖直向上加速运动B．电梯一定竖直向下加速运动
C．小花所受的重力变小了D．电梯的加速度大小为，方向竖直向下
【答案】D
【详解】电梯静止时，体重计示数为50kg，说明小强同学的质量为50kg，某段时间内小花发现体重计示数为40kg，根据牛顿第二定律可得解得方向竖直向下；这段时间电梯可能竖直向上减速或竖直向下加速，小花处于失重状态，但重力保持不变。故选D。
完全失重现象
3．现在很多智能手机都可以测量重力加速度。沈阳某高中学生打开测量加速度的APP，用手掌水平托住手机，点击“▷”后，让手机迅速脱离手掌而自由下落，然后接住手机，观察到手机显示的加速度值为。已知沈阳地区的重力加速度为，则手机在脱离手掌到被接住的过程中（ ）
A．手机一直处于失重状态
B．手机一直处于超重状态
C．手机先处于失重状态后处于超重状态
D．手机先处于完全失重状态后处于超重状态
【答案】C
【详解】手机迅速脱离手掌而自由下落，手机显示的加速度值为，小于沈阳地区的重力加速度为，则手机处于失重状态，后来手机被接住手机做减速运动，此时手机的加速度向上，属于超重状态。
故选C。
4．如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．容器自由下落时，小孔向下漏水
B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水
C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水
D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水
【答案】D
【详解】无论容器是自由下落还是向哪个方向抛出，都是只在重力作用下的运动，处于完全失重状态，水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水不会从小孔中漏出。故选D。
与超重和失重有关的图像问题
5．如图甲所示，质量为m=60kg的同学，双手抓住单杠做引体向上。他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10m/s2，由图像可知（ ）

A．t=0.4s时，他正处于失重状态
B．t=0.5s时，他的加速度约为3m/s2
C．t=1.1s时，他受到单杠的作用力的大小约为600N
D．t=1.5s时，他正处于超重状态
【答案】C
【详解】A．t=0.4s时他向上加速运动，加速度方向向上，他处于超重状态，A错误；
B．根据速度-时间图像斜率表示加速度可知，t=0.5s时，由知他的加速度约为0.3m/s2，B错误；
C．t=1.1s时他的速度达到最大值，v-t图线斜率为零，表示加速度为0，他受到的单杠的作用力刚好等于重力600N，C正确；
D．t=1.5s时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，D错误。故选C。
6．如图甲所示，在升降机的顶部装了一个能够显示拉力大小的传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一个质量为m的小球，若升降机在匀速运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t的变化关系如图乙所示，g为重力加速度，则（ ）
A．升降机停止前在向下运动
B．0~t1时间内小球处于失重状态，速率不断增大
C．t2~t3时间内小球处于超重状态，速率不断减小
D．t3~t4时间内小球处于超重状态，速率不断减小
【答案】C
【详解】A．升降机在匀速运行过程中突然停止，由于惯性，小球会继续沿着原来的 运动方向运动一段时间，弹簧处于伸长状态，时间内，小球处于失重状态，弹簧弹力由mg减小为0，说明弹簧逐渐恢复原长，升降机停止前在向上运动，小球在继续向上运动，A错误；
B．时间内，拉力小于重力，小球处于失重状态，加速度的方向向下，与速度反向，则速度逐渐减小，B错误；
CD．同理分析可得：时间内，小球向上减速，加速度方向一直向下，小球处于失重状态；时间内，小球向下加速，加速度方向一直向下，小球处于失重状态；时间内，小球向下减速，加速度方向一直向上，小球处于超重状态；时间内，小球向上加速，加速度方向一直向上，小球处于超重状态，C正确，D错误。故选C。
7．电梯的顶部挂有一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为，关于电梯的运动，以下说法正确的是（取）（ ）

A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为
B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为
C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为
D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为
【答案】C
【详解】当电梯匀速直线运动时，由平衡条件可得可得物体的质量为当弹簧秤的示数为时，对人受力分析，由牛顿第二定律代入数据可得方向竖直向下，所以电梯可能向下加速运动，加速度大小为；也可能向上减速运动，加速度大小为。故选C。
8．很多智能手机都有加速度传感器，能通过图像显示加速度情况，用手掌托着智能手机，打开加速度传感器，把手机向上抛出，然后又在抛出点接住手机，得到如图所示的加速度随时间变化的图像，图中，重力加速度，由此可判断出（ ）

A．刻手机的速度最大B．时刻手机离开手掌
C．时刻手机处于超重状态D．手机刚离开手掌时速度为
【答案】D
【详解】A．t1时刻手机的加速度最大，速度最大在 t2时刻，故A错误；
B．t2时刻加速度不是g，手机没有离开手掌，故B错误；
C．t3时刻加速度为g，手机处于完全失重状态，故C错误；
D．手机在0.66s离开手后做竖直上抛，在1.26s接住，则升的高度为代入数据解得h=0.45m
根据速度-位移公式可得t3时刻手机的速度为解得v=3m/s故D正确。故选D。
9．如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，不计空气对人的阻力，下列说法正确的是（ ）

A．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零
B．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力
C．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力
D．在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力
【答案】A
【详解】ABC．降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，BC错误；
D．降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有FT-mg=ma整理得FT=mg+ma>mg
D错误。故选A。
10．同一乘客三次分别乘坐不同的电梯上楼，过程中都经历了电梯加速上升阶段，假设三次的加速度大小相同，且乘客相对电梯均静止，如图甲、乙、丙所示。在上述加速阶段中，下列说法正确的是（ ）

A．三种方式乘客均受到了电梯地板的摩擦力作用B．只有在甲种方式中，乘客才受到了摩擦力作用
C．在丙种方式中，乘客受到电梯地板的支持力最大D．三种方式中的乘客均处于超重状态
【答案】CD
【详解】AB．电梯加速上升阶段，在甲种方式中，乘客受到支持力、重力、沿斜面向上的摩擦力作用；在乙种方式中，乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用；在丙种方式中，乘客受到支持力、重力，故在甲、乙两种方式中，乘客受到了摩擦力作用，故AB错误；
C．在甲种方式中，乘客受到电梯地板的支持力为在乙种方式中，根据牛顿第二定律有
乘客受到电梯地板的支持力为在丙种方式中，根据牛顿第二定律有
乘客受到电梯地板的支持力为可得故在丙种方式中，乘客受到电梯地板的支持力最大，故C正确；
D．三种方式中的乘客均有向上的加速度，处于超重状态，故D正确。故选CD。
11．2018年10月份，萧山区某中学举行了校秋季运动会，如图所示是小明同学在参加跳高决赛的现场，他以背越式跳过的高度拿到了本届校运会的亚军，为班级争了光。若忽略空气阻力，则下列说法错误的是（ ）

A．小明脚离地起跳以后在上升过程中处于超重状态，小明下降过程中处于失重状态
B．小明脚离地起跳以后在上升过程中和下降过程中处于失重状态
C．小明起跳时地面对他的支持力等于他的重力
D．小明起跳以后处于完全失重状态所以在下降过程中小明所受重力消失了
【答案】ACD
【详解】AB．小明脚离地以后，忽略空气阻力，只受重力作用，处于完全失重状态，和物体的运动方向无关，故B正确，A错误；
C．小明起跳时，加速度向上，则地面对他的支持力大于重力，故C错误；
D．完全失重状态，即物体只受重力作用，并不是重力消失，故D错误。本题选不正确项，故选ACD。
12．在如图所示“儿童蹦极”活动中，拴在小朋友腰间的是左右对称弹性极好的相同橡皮绳。若小朋友从最低位置（此时橡皮绳伸长量最大）处开始由静止上升，直至上升到橡皮绳处于原长的过程中（橡皮绳处于弹性限度内），下列说法中正确的是（ ）
A．橡皮绳恢复原长时，小朋友的速度、加速度都为零
B．小朋友的速度最大时，其加速度等于零
C．小朋友处于最低位置时，速度为零，既不超重也不失重
D．此过程小朋友的加速度先变小再变大，先处于超重状态再处于失重状态
【答案】BD
【详解】A．橡皮筋处于原长位置时，小朋友只受重力，加速度为g，无法判断速度是否为0，故A错误；
B．小朋友所受合力为0时加速度为0，速度不再增大，此时速度最大，故B正确；
C．小朋友处于最低点位置时，速度为零，但合力向上，加速度方向向上，不为0，处于超重状态，C错误；
D．小朋友从最低点向上运动时，橡皮筋的拉力的合力大于重力，处于超重状态，拉力和重力的合力向上但逐渐减小，加速度越来越小，而后橡皮筋拉力的合力会小于重力，处于失重状态，拉力和重力的合力向下增大，加速度增大，故D正确。故选BD。
13．如图所示为东方明珠广播电视塔，是上海的标志性文化景观之一，塔高约468米。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，已知电梯在由静止开始上升，其加速度a与时间t的关系如图所示。下列相关说法正确的是（ ）

A．t＝6s时，电梯处于超重状态B．7~53s时间内，绳索拉力最小
C．t＝59s时，电梯处于超重状态D．t＝60s时，电梯速度恰好为0
【答案】AD
【详解】A．t＝6s时，电梯加速度向上，则处于超重状态，选项A正确；
BC．7~53s时间内，电梯运动上行，此时绳索拉力等于重力；53~60s时间内，电梯减速上行，加速度向下，此时电梯处于失重状态，此时绳索拉力小于重力；则7~53s时间内，绳索拉力不是最小的，选项BC错误；
D．因a-t图像的面积等于速度的变化量，则在60s内速度的变化量为零，即t＝60s时电梯速度恰好为0，选项D正确。故选AD。
14．如图甲所示，建筑工地常用吊车通过绳索将建筑材料从地面吊到高处，图乙为建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，在竖直方向的运动分三段，第为第Ⅰ段，第为第Ⅱ段，第为第Ⅲ段，以向上为正方向，则下列说法中正确的是（ ）
A．第内建筑材料的加速度大小为
B．第内建筑材料处于超重状态
C．整个过程材料上升高度是
D．第Ⅰ段和第Ⅲ段的加速度方向相反，速度方向也相反
【答案】AC
【详解】A．图像斜率代表加速度，第内建筑材料的加速度大小为故A正确；
B．第内建筑材料减速运动，加速度方向向下，处于失重状态，故B错误；
C．图像与t轴围成的面积代表位移，整个过程材料上升高度是故C正确；
D．第Ⅰ段和第Ⅲ段速度均为正值，方向相同，加速度方向相反，故D错误。故选AC。
（2020年山东卷高考真题）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>mgB．t1~t2时间内，v减小，FNC．t2~t3时间内，v增大，FN mg
【答案】D
【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FNB．在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则FN=mg，B错误；
CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，处于超重，则FN>mg，C错误，D正确。
故选D。