人教版高中物理必修一4.6超重和失重（解析版） 同步练习

4.6超重和失重1．（2020·山东省高三模拟）2017年11月5日，我国用长征火箭成功发射了两颗北斗三号组网卫星(如图所示)，开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代。下列关于火箭在竖直方向加速起飞阶段的说法正确的是（）A．火箭只受到重力和空气阻力的作用B．火箭处于失重状态C．火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力大小相等D．保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后，相对地面做自由落体运动【答案】C【解析】A．火箭受到重力和空气阻力以及内部燃料喷出时的作用力，选项A错误；B．火箭加速向上，故处于超重状态，选项B错误；C．火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力为作用力和反作用力，二者大小相等，选项C正确；D．保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后，由于具有向上的速度，故做竖直上抛运动，选项D错误。故选C。2．（2020·广西壮族自治区高一期中）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500NC．等于500N D．上述说法均不对【答案】B【解析】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。3．（2020·山东省高考真题）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>mg B．t1~t2时间内，v减小，FN<mgC．t2~t3时间内，v增大，FN<mg D．t2~t3时间内，v减小，FN>mg【答案】D【解析】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。4．（2020·哈密市第十五中学高一期末）宇航员乘坐宇宙飞船环绕地球做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（）A．地球对宇航员没有引力 B．宇航员处于失重状态C．宇航员处于超重状态 D．宇航员的加速度等于零【答案】B【解析】AD．地球对宇航员的引力全部作为了人做圆周运动所需要的向心力，产生了向心加速度，并不是地球对宇航员没有引力，AD错误；BC．地球对宇航员的引力全部作为了人做圆周运动所需要的向心力，此时宇航员处于失重状态，B正确C错误．故选B。5．（2020·山东省高三一模）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【答案】B【解析】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~t2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。6．（2020·北京高三二模）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【答案】A【解析】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。7．（2020·北京高三二模）若货物随升降机沿竖直方向运动的v-t图象如图所示，取竖直向上为正方向，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是（）、A． B．C． D．【答案】B【解析】根据速度时间图线可知，货物先向下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得mg-F=ma解得F=mg-ma＜mgt1-t2时间内做匀速直线运动F=mgt2-t3时间内向下做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得F-mg=ma解得F=mg+ma＞mgt3-t4时间内向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得F-mg=ma解得F=mg+ma＞mg根据图象可知t3-t4时间内和t2-t3时间内的加速度相同，所以这两段时间的F相同，t4-t5时间内做匀速直线运动F=mgt5-t6时间内向上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得mg-F=ma解得F=mg-ma＜mg故B正确，ACD错误。故选B。8．（2020·浙江省诸暨中学高一期中）起重机通过一绳子将货物向上吊起的过程中(忽略绳子的重力和空气阻力)，以下说法正确的是()A．当货物匀速上升时，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是一对平衡力B．无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力大小都等于货物对绳子的拉力大小C．无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力大小总大于货物的重力大小D．若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时，绳子对货物的拉力大小一定大于货物的重力【答案】B【解析】绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是作用力和反作用力，故A错误；无论货物怎么上升，绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力总是作用力和反作用力，故它们大小相等，选项B正确；当货物减速上升时，加速度向下，绳子对货物的拉力大小一定小于货物的重力大小，此时货物处于失重状态，选项C错误；若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时，绳子对货物的拉力大小一定等于货物的重力，故D错误．9．（2020·浙江省效实中学高二期中）如图所示，一个箱子中放有一个物体，已知静止时物体对下底面的压力等于物体的重力，且物体与箱子上表面刚好接触．现将箱子以初速度v0竖直向上抛出，已知箱子所受空气阻力与箱子运动的速率成正比，且箱子运动过程中始终保持图示姿态．则下列说法正确的是（）A．上升过程中，物体对箱子的下底面有压力，且压力越来越小B．上升过程中，物体对箱子的上底面有压力，且压力越来越大C．下降过程中，物体对箱子的下底面有压力，且压力越来越大D．下降过程中，物体对箱子的上底面有压力，且压力越来越小【答案】C【解析】AB.对箱子和物体整体受力分析，如图所示：由牛顿第二定律可知Mg+kv=Ma，得a=g+kvM，又整体向上做减速运动v减小，所以再对物体单独受力分析如图：因a＞g，所以物体受到箱子上底向下的弹力FN，由牛顿第二定律可知，mg+FN=ma，则FN=ma-mg，而a减小，则FNCD.同理，当箱子和物体加速下降时，物体对箱子下底面有压力且压力越来越大，当Mg=kv后，箱子匀速下降，此时物体对箱子下底面压力等于它的重力mg，故C正确，D错误.10．（2020·浙江省高三月考）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【答案】D【解析】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。11．（2020·浙江省高一期中）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【答案】C【解析】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。12．（2020·山东省高三一模）下图是某同学站在压力传感器上做下蹲-起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间．由图线可知，该同学的体重约为650N，除此以外，还可以得到以下信息A．1s时人处在下蹲的最低点B．2s时人处于下蹲静止状态C．该同学做了2次下蹲-起立的动作D．下蹲过程中人始终处于失重状态【答案】B【解析】人在下蹲的过程中，先加速向下运动，此时加速度方向向下，故人处于失重状态，最后人静止，故下半段是人减速向下的过程，此时加速度方向向上，人处于超重状态，故下蹲过程中先是失重后超重，选项D错误；在1s时人的失重最大，即向下的加速度最大，故此时人并没有静止，它不是下蹲的最低点，选项A错误；2s时人经历了失重和超重两个过程，故此时处于下蹲静止状态，选项B正确；该同学在前2s时是下蹲过程，后2s是起立的过程，所以共做了1次下蹲-起立的动作，选项C错误．13．（2020·江苏省高三月考）在升降机底部安装一个加速度传感器，其上放置了一个质量为m小物块，如图甲所示。升降机从t=0时刻开始竖直向上运动，加速度传感器显示加速度a随时间t变化如图乙所示。取竖直向上为正方向，重力加速度为g，以下判断正确的是（）A．在0～2t0时间内，物块先处于失重状态，后处于超重状态B．在t0～3t0时间内，物块先处于失重状态，后处于超重状态C．t=t0时刻，物块所受的支持力大小为mgD．t=3t0时刻，物块所受的支持力大小为2mg【答案】C【解析】A．由乙图可知，在0～2t0时间内，物块先处于超重状态，后处于失重状态，A错误；B．由乙图可知，在t0～3t0时间内，物块先处于超重状态，后处于失重状态，B猎；C．由乙图可知，t=t0时刻，物块所受的支持力大小为mg，C正确；D．由乙图可知，t=3t0时刻，物块所受的支持力大小为mg，D错误。故选C。14．（2020·江西省高三月考）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/sD．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【答案】B【解析】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。15．（2020·咸阳百灵学校高二月考）电梯内用弹簧秤测物体的重量，下列几种情况，弹簧秤示数最小的为（）A．以2m/s2的加速度加速上升 B．以3m/s2的加速度减速上升C．以3m/s2的加速度减速下降 D．以2.5m/s2的加速度加速下降【答案】B【解析】设物体的质量为m。A．以物体为研究对象，设弹簧秤的拉力大小为F1，由牛顿第二定律得代入解得B．以物体为研究对象，设弹簧秤的拉力大小为F2，由牛顿第二定律得代入解得C．以物体为研究对象，设弹簧秤的拉力大小为F3，由牛顿第二定律得代入解得D．以物体为研究对象，设弹簧秤的拉力大小为F4，由牛顿第二定律得代入解得比较可知，弹簧秤示数最小为，故选B。16．（2020·邢台市第二中学高一开学考试）“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，某人身系弹性绳自高空中点由静止开始下落，如图所示，点是弹性绳的原长位置，点是人所能到达的最低位置，点是人静止悬挂时的平衡位置，则在人从点下落到点的过程中（）A．在段，人做自由落体运动，处于完全失重状态B．在段，绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态C．在段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态D．在点，人的速度为零，加速度也为零【答案】AB【解析】A．从点下落到点的过程中，在段做自由落体运动，加速度为，方向竖直向下，处于完全失重状态，选项A正确；B．在段人做加速度逐渐减小的加速运动，加速度方向竖直向下，绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态，选项B正确；C．在段，绳的拉力大于人的重力，人做加速度逐渐增大的减速运动，加速度方向竖直向上，人处于失重状态，选项C错误；D．在点，人的速度为零，加速度不为零，方向向上，选项D错误。17．（2020·苏州市第一中学校高二期中）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．t2~t4时间内小球处于超重状态，速率先减小后增大【答案】CD【解析】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得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，故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，故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，故CD正确。故选CD。18．（2020·江苏省邗江中学高二期中）如图所示，A、B两物体的质量分别为和，B放在光滑的水平桌面上，不计绳重和摩擦，重力加速度为。轻轻释放A后（）A．绳子中的拉力大小为 B．两物体的加速度均小于C．物体A处于失重状态 D．物体B处于超重状态【答案】BC【解析】AB．A落地前，对于B，取水平向右为正，对于A，取竖直向下为正，根据牛顿第二定律得：联立两式解得：故A错误，B正确。CD．物体A的加速度方向向下，所以A处于失重状态，B竖直方向加速度为0，不是超重也不是失重，故C正确，D错误。19．（2020·阳泉市第二中学校高二月考）某科技兴趣小组用实验装置来模拟火箭发射卫星。火箭点燃后从地面竖直升空，t1时刻第一级火箭燃料燃尽后脱落，t2时刻第二级火箭燃料燃尽后