2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運動和力的關(guān)系6超重和失重練習(xí)含解析新人教版必修第一冊

PAGE14-第6節(jié)超重和失重必備學(xué)問基礎(chǔ)練進階訓(xùn)練第一層學(xué)問點一相關(guān)概念1.關(guān)于超重和失重，下列說法正確的是()A．超重就是物體受到的重力增大了B．失重就是物體受到的重力減小了C．完全失重就是物體受到的重力為零D．無論超重、失重，物體受到的重力都不變2．下列關(guān)于超重與失重的說法正確的是()A．游泳運動員仰臥在水面上靜止不動時處于失重狀態(tài)B．在超重現(xiàn)象中，物體的重力是增大的C．物體處于完全失重狀態(tài)時，其重力肯定為零D．假如物體處于失重狀態(tài)，那么它必定有豎直向下的加速度(或加速度重量)3．(多選)小明站在電梯內(nèi)的體重計上，電梯靜止時體重計示數(shù)為50kg，若電梯在豎直方向運動過程中，他看到體重計的示數(shù)為45kg時，取重力加速度g＝10m/A．電梯可能在加速上升，加速度大小為9m/sB．電梯可能在加速下降，加速度大小為1m/sC．電梯可能在減速上升，加速度大小為1m/sD．電梯可能在減速下降，加速度大小為9m/s4．如圖所示，一容器中裝滿水，水中有一輕彈簧，其下端與容器相連，上端與一木球相連，關(guān)于此裝置在下列運動狀況中的說法，正確的是()A．靜止時彈簧處于原長B．整個裝置自由下落時，由于浮力的作用，彈簧處于拉伸狀態(tài)C．整個裝置自由下落時，彈簧處于原長D．整個裝置自由下落時，小球的重力消逝學(xué)問點二超重和失重的比較5．我國長征火箭把載人神舟飛船送上太空的情景如圖所示．宇航員在火箭放射與飛船回收的過程均要經(jīng)受超重與失重的考驗，下列說法正確的是()A．火箭加速上升時，宇航員處于失重狀態(tài)B．飛船加速下落時，宇航員處于失重狀態(tài)C．飛船落地前減速，宇航員對座椅的壓力小于其重力D．火箭上升的加速度漸漸減小時，宇航員對座椅的壓力小于其重力6．(多選)某同學(xué)站在電梯底板上，如圖所示的v－t圖像是計算機顯示的觀光電梯在某一段時間內(nèi)速度變更的狀況(豎直向上為正方向)．依據(jù)圖像供應(yīng)的信息，可以推斷下列說法中正確的是()A．在5～10s內(nèi)，該同學(xué)對電梯底板的壓力等于他所受的重力B．在0～5s內(nèi)，觀光電梯在加速上升，該同學(xué)處于失重狀態(tài)C．在10～20s內(nèi)，該同學(xué)所受的支持力不變，該同學(xué)處于失重狀態(tài)D．在20～25s內(nèi)，觀光電梯在加速下降，該同學(xué)處于超重狀態(tài)7．(多選)在升降機中，一個人站在磅秤上，發(fā)覺自己的體重減輕了20%，于是他作出下列推斷，其中正確的是()A．升降機可能以0.8g的加速度加速上升B．升降機可能以0.2g的加速度加速下降C．升降機可能以0.2g的加速度減速上升D．升降機可能以0.8g的加速度減速下降8．如圖所示是某同學(xué)站在壓力傳感器上做下蹲起立的動作時傳感器記錄的壓力隨時間變更的圖線，縱坐標(biāo)為壓力，橫坐標(biāo)為時間．由圖線可知，該同學(xué)的體重約為650N，除此以外，還可以得到以下信息()A．1s時人處在下蹲的最低點B．2s時人處于下蹲靜止?fàn)顟B(tài)C．該同學(xué)做了2次下蹲—起立的動作D．下蹲過程中人始終處于失重狀態(tài)

關(guān)鍵實力綜合練進階訓(xùn)練其次層一、單項選擇題1．(探究題)人在平地上靜止站立時，受到的支持力等于人的重力．做原地縱跳時，在快速下蹲和蹬伸的過程中，人體受到的支持力發(fā)生變更(如圖，G為重力，F(xiàn)為支持力)．下列圖像能正確反映該變更的是()2．如圖所示，小明在做雙腳跳臺階的健身運動，若忽視空氣阻力，則下列說法正確的是()A．小明在下降過程中處于失重狀態(tài)B．小明起跳以后在上升過程處于超重狀態(tài)C．小明落地時地面對他的支持力小于他的重力D．起跳過程地面對小明的作用力就是他對地面的作用力3．(易錯題)某人在地面上用彈簧測力計稱得其體重為490N．他將彈簧測力計移至電梯內(nèi)稱其體重，t0至t3時間段內(nèi)彈簧測力計的示數(shù)如圖所示，則電梯運行的v－t圖像可能是(取電梯向上運動的方向為正)()4．如圖所示是某商場安裝的智能化電動扶梯，無人乘行時，扶梯運轉(zhuǎn)得很慢；有人站上扶梯時，它會先漸漸加速，再勻速運轉(zhuǎn)．一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)驗了這兩個過程，那么下列說法中正確的是()A．顧客始終受到靜摩擦力的作用B．顧客受到的支持力總是大于重力C．扶梯對顧客作用力的方向先指向右上方，再豎直向上D．扶梯對顧客作用力的方向先指向左下方，再豎直向上二、多項選擇題5．將一個小球豎直向上拋出，最終落回拋出點，若運動過程中所受空氣阻力大小恒定，方向與運動方向相反．則上升過程與下降過程相比較，下列說法中正確的是()A．上升階段加速度大B．落回拋出點時的速度大小與拋出時的速度大小相等C．下降階段加速度漸漸增大D．下降階段運動時間長6．原來做勻速運動的升降機內(nèi)有一被伸長彈簧拉住的具有肯定質(zhì)量的物體A靜止在地板上，如圖所示，現(xiàn)發(fā)覺A突然被彈簧拉向右方．由此推斷此時升降機的運動可能是()A．加速上升B．減速上升C．加速下降D．減速下降7.為了讓乘客乘車更為舒適，某探究小組設(shè)計了一種新的車輛座椅，乘客的座椅能隨著坡度的變更而自動調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖所示．當(dāng)此車減速上坡時，下列說法正確的是()A．乘客受重力、支持力兩個力的作用B．乘客受重力、支持力、摩擦力三個力的作用C．乘客處于超重狀態(tài)D．乘客受到摩擦力的方向水平向左8．(易錯題)在空軍演習(xí)中，某空降兵從懸停的飛機上跳下，經(jīng)10s后打開著陸傘，他從跳離飛機到落地的過程中，沿豎直方向運動的v－t圖像如圖所示，下列說法正確的是()A．0～10s內(nèi)空降兵處于超重狀態(tài)B．0～10s內(nèi)空降兵和傘整體所受空氣阻力越來越大C．10～15s空降兵和傘整體所受重力小于空氣阻力D．10～15s內(nèi)空降兵的平均速度等于eq\f(v1＋v2,2)三、計算題9．一個質(zhì)量是60kg的人站在升降機的地板上，升降機的頂部懸掛著一個彈簧測力計，彈簧測力計下面掛著一個質(zhì)量是50kg的物體．當(dāng)升降機向上運動時，該人看到彈簧測力計的示數(shù)為400N，求此時人對升降機地板的壓力．(g取10m/學(xué)科素養(yǎng)升級練進階訓(xùn)練第三層1．如圖為“中國新歌聲”消遣節(jié)目所設(shè)計的“導(dǎo)師戰(zhàn)車”，戰(zhàn)車可以在傾斜直軌道上運動，當(dāng)坐在戰(zhàn)車中的導(dǎo)師按下按鈕，戰(zhàn)車就由靜止起先沿長10米的斜面沖到學(xué)員面前，最終剛好停在斜面的底端，此過程歷時約4秒．在戰(zhàn)車運動過程中，下列說法正確的是()A．戰(zhàn)車在運動過程中導(dǎo)師處于失重狀態(tài)B．戰(zhàn)車在運動過程中所受外力始終不變C．戰(zhàn)車在傾斜導(dǎo)軌上做勻變速直線運動D．依據(jù)題中信息可以估算導(dǎo)師運動的平均速度2．如圖所示，一只小鳥剛飛落在一棵細樹枝上時，會隨細樹枝上下晃動，僅考慮豎直方向的運動，則小鳥從最低點運動到最高點的過程中()A．始終處于超重狀態(tài)B．始終處于失重狀態(tài)C．先超重后失重D．先失重后超重3．(學(xué)術(shù)情境)在2024年8月雅加達亞運會上，中國選手謝思埸在男子3米板跳水決賽中奪冠，實現(xiàn)中國隊在該項目中的12連冠．則謝思埸()A．在起跳加速上升過程中對跳板的壓力大于跳板對他的支持力B．在起跳加速上升過程中對跳板的壓力大于他的重力C．在離開跳板后的上升過程中處于失重狀態(tài)D．在入水前的下降過程中處于超重狀態(tài)4．(科技航天情境)情境：隨著航空技術(shù)的發(fā)展，飛機的性能越來越好，起飛的跑道要求也是越來越短，有的還可以垂直起降．為了探討在失重狀況下的試驗，飛行員將飛機開到高空后，讓其自由下落，模擬一種無“重力”(完全失重狀態(tài))的環(huán)境，以供探討人員進行科學(xué)試驗．每次下降過程可以獲得持續(xù)30秒之久的“零重力”狀態(tài)，以便探討人員進行不受重力影響的試驗，而探討人員站在飛機的水平底板上所能承受的最大支持力為重力的2.5倍．為平安起見，試驗時飛機高度不得低于800m問題：飛機的飛行高度至少為多少？5．一種巨型消遣器械由升降機送到離地面75m的高處，然后讓座艙自由落下，不計空氣阻力．落到離地面30m高時，制動系統(tǒng)起先啟動，座艙勻稱減速，到地面時剛好停下．若座艙中某人用手托著m＝5kg的鉛球，取g＝10m(1)從起先下落到最終著地經(jīng)驗的總時間；(2)當(dāng)座艙落到離地面35m(3)當(dāng)座艙落到離地面15m6．摩天大樓中一部直通高層的客運電梯，行程超過百米．電梯的簡化模型如圖甲所示．考慮平安、舒適、省時等因素，電梯的加速度a是隨時間t變更的．已知電梯在t＝0時由靜止起先上升，a－t圖像如圖乙所示，取向上為正方向，電梯總質(zhì)量m＝2.0×103kg.忽視一切阻力，重力加速度g取10m(1)求電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；(2)類比是一種常用的探討方法，對于直線運動，教科書中講解了由v－t圖像求位移的方法，請你借鑒此方法，對比加速度和速度的定義，依據(jù)圖乙所示a－t圖像，回答下列問題：①求電梯在第1s內(nèi)的速度變更量Δv1的大小和第2s末的速率v2；②寫出電梯在第1s內(nèi)的加速度與時間的關(guān)系式、速度與時間的關(guān)系式．第6節(jié)超重和失重必備學(xué)問基礎(chǔ)練1．解析：超重、失重時，物體的重力沒有變更，是視重發(fā)生變更，故A、B、C錯誤，D正確．答案：D2．解析：物體處于失重狀態(tài)時，物體的加速度向下或有向下的加速度重量，選項D正確；游泳運動員處于靜止?fàn)顟B(tài)，合力為零，既不失重，也不超重，選項A錯誤；不管是超重還是失重，物體所受的重力是不變的，選項B、C錯誤．答案：D3．解析：小明的質(zhì)量為50kg，體重計的示數(shù)為45kg，說明電梯處于失重狀態(tài)，有向下的加速度，運動狀況可能為：向下加速或向上減速；小明受支持力和重力，由牛頓其次定律可知其加速度為a＝eq\f(mg－N,m)＝eq\f(50×10－45×10,50)m/s2＝1m/s2.故B、C正確，A、D錯誤．答案：BC4．解析：整個裝置靜止時，小球受重力、浮力和彈簧拉力處于平衡狀態(tài)，此時彈簧處于伸長狀態(tài)；當(dāng)整個裝置自由下落時，處于完全失重狀態(tài)，浮力消逝，重力和彈簧拉力不會消逝，小球在重力和彈簧拉力的作用下，豎直向下做加速度減小的加速運動，當(dāng)加速度減小到g后，彈簧拉力為零，形變量為零，彈簧復(fù)原到原長狀態(tài)，故C正確．答案：C5．解析：只要火箭或飛船的加速度豎直向上，宇航員就處于超重狀態(tài)；加速度豎直向下，宇航員就處于失重狀態(tài)，選項A、C、D錯誤，B正確．答案：B6．解析：由圖知，在5～10s內(nèi)電梯做勻速直線運動，該同學(xué)處于平衡狀態(tài)，對電梯底板的壓力等于重力，選項A正確；在0～5s內(nèi)，電梯加速上升，該同學(xué)處于超重狀態(tài)，選項B錯誤；在10～25s內(nèi)，電梯做勻變速直線運動，加速度方向與正方向相反，即加速度豎直向下，該同學(xué)處于失重狀態(tài)，該時間內(nèi)支持力大小不變，選項C正確，選項D錯誤．答案：AC7．解析：若a＝0.8g，方向豎直向上，由牛頓其次定律有F－mg＝ma得F＝1.8mg，其中F為人的視重，即人此時處于超重狀態(tài)，A、D錯誤；若a＝0.2g，方向豎直向下，依據(jù)牛頓其次定律有mg－F′＝ma，得F′＝0.8mg，人的視重比實際重力小eq\f(mg－F′,mg)×100%＝20%，B、C正確．答案：BC8．解析：人下蹲動作分別有失重和超重兩個過程，先是加速下降失重，到達一個最大速度后再減速下降超重，對應(yīng)先失重再超重，到達最低點后處于平衡狀態(tài)，由圖可知，t＝1s時人仍舊加速下降，選項A錯誤；由圖可知在t＝2s時刻人處于下蹲靜止?fàn)顟B(tài)，選項B正確；人下蹲動作分別有失重和超重兩個過程，先是加速下降失重，到達一個最大速度后再減速下降超重，對應(yīng)先失重再超重，起立對應(yīng)先超重再失重，對應(yīng)圖像可知，該同學(xué)做了一次下蹲—起立的動作，選項C錯誤；結(jié)合A的分析可知，下蹲過程先失重后超重，選項D錯誤．答案：B關(guān)鍵實力綜合練1．解析：人在地面上靜止站立時，受到的支持力等于他的重力．在快速下蹲時人先向下加速后向下減速到達最低點，故先具有向下的加速度后具有向上的加速度，則人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，受到的支持力先減小后增大，到達最低點時，支持力大于重力；在人蹬伸的過程中，從最低點到達重力與地面支持力相等位置的過程中，人始終具有向上的加速度，始終處于超重狀態(tài)，人從受力平衡點接著上升時支持力減小，人完全離開地面時支持力減小到零，故D選項符合題意．答案：D2．解析：超重失重要看加速度方向，若加速度方向向上即為超重，若加速度方向向下即為失重．小明在下降過程中因加速度向下，故失重，A正確；起跳以后的上升過程中加速度也向下，也是失重，B錯誤；小明落地時減速下降，加速度向上，是超重，支持力大于重力，C錯誤；起跳過程中地面對小明的作用力與他對地面的作用力是一對作用力與反作用力，不是同一個力，D錯誤．答案：A3．解析：t0～t1時間段內(nèi)，人失重，應(yīng)向上減速或向下加速，B、C錯誤；t1～t2時間段內(nèi)，人勻速或靜止；t1～t3時間段內(nèi)，人超重，應(yīng)向上加速或向下減速，A正確，D錯誤．答案：A4．解析：顧客在勻速運動階段，加速度為零，合力為零，顧客只受重力和支持力兩個力，重力等于支持力，選項A、B錯誤；勻加速運動階段，電梯對顧客的支持力豎直向上，靜摩擦力水平向右，兩者合力指向右側(cè)斜上方．勻速運動階段，電梯對顧客的支持力豎直向上，選項C正確，D錯誤．答案：C5．解析：上升過程中，小球受重力和空氣阻力，方向均向下，由牛頓其次定律可知a1＝eq\f(mg＋f,m)，下落過程中，重力向下，阻力方向向上，同理可得a2＝eq\f(mg－f,m)，故a1>a2，故A項正確．由題意可知，上升過程和下落過程的位移相等，依據(jù)勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系可知v2＝2ah，因為加速度不相等，所以速度大小不相等，依據(jù)位移與時間關(guān)系可知h＝eq\f(1,2)at2，可得t＝eq\r(\f(2h,a))，因為上升過程的加速度大，則上升過程所用時間短，故B項錯誤，D項正確，因為mg、f大小恒定，故C項錯誤．答案：AD6．解析：當(dāng)升降機靜止時，地板給物體A的靜摩擦力與彈簧的彈力平衡，且該靜摩擦力小于或等于最大靜摩擦力．當(dāng)物體A對地板的壓力變小時，最大靜摩擦變小，當(dāng)最大靜摩擦小于彈簧對物體A的拉力時，物體A就會被彈簧拉動，此時升降機處于失重狀態(tài)，即升降機具有向下的加速度．四個選項中B、C兩種狀況電梯的加速度是向下的，所以BC正確．答案：BC7．解析：當(dāng)此車減速上坡時，乘客受豎直向下的重力和豎直向上的支持力，由于乘客加速度沿斜坡向下，有水平向左的分加速度，依據(jù)牛頓其次定律知乘客必定受到水平向左的靜摩擦力，所以乘客受重力、支持力、水平向左的靜摩擦力三個力的作用．故A錯誤，B、D正確．乘客的加速度沿斜坡向下，具有豎直向下的分加速度，所以乘客處于失重狀態(tài)，故C錯誤．答案：BD8．解析：由題圖可知，前10s內(nèi)空降兵做加速度減小的加速運動，加速度向下，處于失重狀態(tài)，故A錯誤；依據(jù)mg－f＝ma可知，加速度減小，表明空氣阻力漸漸變大，故B正確；10～15s內(nèi)空降兵的速度在減小，加速度向上，空降兵和傘整體所受重力小于空氣阻力，故C正確；在10～15s內(nèi)若空降兵勻減速下降，可知平均速度等于eq\f(v1＋v2,2)，由在v－t圖像中，圖線與t軸所圍面積表示位移可知此段時間空降兵的位移小于勻減速下降的位移，可知平均速度小于eq\f(v1＋v2,2)，故D錯誤．答案：BC易錯分析：超重的本質(zhì)是物體具有向上的加速度，失重的本質(zhì)是物體具有向下的加速度，不是物體的重力增大或者減小．完全失重時物體不再對與它接觸的物體產(chǎn)生壓力的效果，但不是物體不受重力．9.解析：以物體為探討對象，受力分析如右圖所示，選取向上的方向為正方向，由牛頓其次定律得：FT－mg＝ma，a＝eq\f(FT－mg,m)＝eq\f(400－50×10,50)m/s2＝－2m/s2再以人為探討對象，他受到向下的重力m人g和地板的支持力FN，由牛頓其次定律得：FN－m人g＝m人a，F(xiàn)N＝m人a＋m人g＝m人(g＋a)＝60×(10－2)N＝480N由牛頓第三定律可知，人對升降機地板的壓力為480N，方向豎直向下．答案：480N，方向豎直向下學(xué)科素養(yǎng)升級練1．解析：戰(zhàn)車由靜止起先沿長10米的斜面沖到學(xué)員面前，最終剛好停在斜面的底端，此過程先加速后減速，先失重后超重，A錯誤；戰(zhàn)車運動過程中先加速后減速，做變加速直線運動，加速度發(fā)生變更，所以合外力是變力，B、C錯誤；依據(jù)題中信息可以估算導(dǎo)師運動的平均速度為2.5m/s，D正確．答案：D2．解析：小鳥豎直方向向上先做加速運動后做減速運動，加速度先向上后向下，則該過程小鳥先處于超重狀態(tài)，后處于失重狀態(tài)．故ABD錯誤，C正確．答案：C3．解析：跳板的壓力和板對他的支持力是作用力和反作用力，二者大小肯定相等，故A錯誤；在起跳加速上升過程中，人向上加速，故人受跳板的支持力大于他的重力，故人對跳板的壓力大于人的重力，故B正確；在離開跳板后的上升過程中加速度向下，故人處于失重狀態(tài)，故C錯誤；在入水下降過程中，加速度向下，故處于失重狀態(tài)，故D錯誤．答案：B4．解析：前30秒飛機做自由落體運動，解得下降高度h1＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)＝4500m此時v＝gt1＝300m/s接著要做勻減速運動，而探討人員站在飛機的水平底板上所能承受的最大支持力為重力的2.5倍依據(jù)牛頓其次定律，有：N－mg＝ma所以最大a＝1.5g＝15m/s又下降高度：h2＝eq\f(v2,2a)＝eq\f(3002,2×15)m＝3000m為