训练20超重和失重-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第一册同步练测（人教版2019）

训练二十 超重和失重 基础练 /学浏 大静摩擦力等于滑动摩擦力,据此可判断 出电梯的运动情况是 ( ) 1.下列哪个说法是正确的 ( A.匀速上升 A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不 B.加速上升 动时处于失重状态 C.减速上升 B.床运动员在空中上升和下落过程中都 D.减速下降 处于失重状态 5.搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥 C.举重运动员在举起杠钗后不动的那段时 十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火 间内处于超重状态 升空,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名 D.游泳运动员仰卧在水面上静止不动时处 航天员送入太空,并在轨运行6个月。 于失重状态 2021年12月9日下午3时40分,三位航 2.(多选)为了节省能量; 天员进行了中国空间站首次太空授课,并 某商场安装了智能化的 展示了在完全失重的环境下出现的奇妙现 电动扶梯,无人乘行时, 象(如图所示):水滴在表面张力作用下收 扶梯运转得很慢,有人 缩成一个完美水球;浸在水中的兵兵球因 站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运 浮力消失而不会浮出水面等。下列说法正 转。一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两 确的是 ) 个过程,如图所示,则在加速过程中,下列 说法中正确的是 ( A.顾客受到三个力的作用 B.顾客处于超重状态 C.扶梯对顾客没有摩擦力的作用 A.航天员在空间站中失去重力,站在体重 D.顾客对扶梯的压力等于顾客的重量 计上无法称量体重 3.如图所示,电梯的顶部挂一个弹 B. 航天员在太空跑步机上锻炼时对跑步初 测力计,弹箭测力计下端挂了 有压力作用,不需要佩戴束缚装置 一个重物,电梯匀速直线运动 C.在空间站将装满水的杯子转动至杯口朝 时,弹箭测力计的示数为10N. 下,水会自动流出 在某时刻电梯中的人观察到弹 D.运载火箭加速上升时,航天员处于超重 策测力计的示数变为8N,关于 状态 电梯的运动,以下说法正确的是(g取10m/s) 6.某人在以a一0.5m/s的加速度匀加速下 降的升降机中最多可举起n.一90kg的物 A.电梯可能向下加速运动,加速度大小为 体,则此人在地面上最多可举起多少千克的 2m/s* 物体?若此人在一匀加速上升的升降机中最 B.电梯可能向上加速运动,加速度大小为 多能举起n。一40kg的物体,则此升降机上升 4m/s2} 的加速度为多大?(g取10m/s) C.电梯可能向下减速运动,加速度大小为 2m/s2 D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为 4m/s2 4.放在电梯地板上的一个木箱,被一根处于 伸长状态的弹策拉着而处于静止状态,如 图所示,后发现木箱突然被弹拉动,设最 39 高中物理·必修 第一册(人教版) 弹策的拉力为F,则 _ ) 能力练 熊 7.“崩极”是一项体育运动。某人(视为 质点)身系弹性绳自高空P点自由 下落,如图所示。图中a点是弹性绳 甲 的原长位置,c是人所到达的最低 A.F'-G B.F G 点,是人静止悬吊着时的平衡位 C.F'-F D.F'-0 置,人在从P点落下到最低点。的过程中 11.如图所示,质量为M的斜面体始终处于 _ ) 静止状态,当质量为n的物体以加速度a A.在ab段,人处于失重状态 沿斜面加速下滑时有 ) B.在a点,人的速度最大 C.在bc段,人处于失重状态 D.在c点,人的速度为零,加速度也为零 8.(多选)有一种大型娱乐器 械可以让人体验超重和失 A.地面对斜面体的支持力大于(M十n)g 重,其环形座舱套在竖直柱 B.地面对斜面体的支持力等于(M十m)g 子上(如图所示),由升降机 C.地面对斜面体的支持力小于(M十m)g 送上几十来的高处,然后让 D.由于不知a的具体数值,无法计算地面 座舱自由下落。落到一定 对斜面体的支持力的大小 位置时,制动系统启动,座舱做减速运动, 12.“神舟十三号”成功发射,航天员在太空中 到地面时刚好停下。下列说法正确的是 开启了为期6个月的在轨驻留。火箭在 ( 发射时向上的加速度很大,有一段时间的 A.座舱自由下落的过程中人处于超重状态 加速度a达到3.5g。(g取10m/s{}) B.座舱自由下落的过程中人处于失重状态 (1)火箭向上加速时,航天员承受超重考 C.座舱减速下落的过程中人处于超重状态 验还是失重考验? D.座舱下落的整个过程中人处于失重状态 (2)平时重力G=10N的体内脏器,在该 9.若货物随升降机运动的v-/ 段时间内需要的支持力F多大? 图像如图所示(竖直向上为 (3)2022年4月“神舟十三号”归来。假设 正),则货物受到升降机的支 返回舱距地面一定高度时开始启动降落 持力F与时间/关系的图像可能是( 伞装置,在距地面高度h-1.25m时,速 度v三10m/s,返回舱的缓冲发动机开始 向下喷气,舱体再次减速。若最后减速过 程中返回舱做匀减速直线运动,并且到达 B C 地面时恰好速度为0,求最后减速阶段中 质量n一60kg的航天员对座椅的压力 10.在中国空间站首次太空授课中,王亚平做 大小。 了浮力伴随重力消失的实验;在微重力的 空间站中,浮力几乎消失,兵乓球在水中 不会上浮(如图甲)。假设在地面进行如 图乙所示的实验:弹策上端固定在烧杯口 的支架上端,下端悬挂重为G的铁球浸没 在水里,弹策的拉力为F,将整个装置由 静止释放,在装置稳定自由下落的过程中 (铁球始终浸没在水中),不计空气阻力; 40x?=ut?+gast?2=11.2 m 则3 s内物块位移x=x?+x?=13.2 m。 (4)两者恰好不发生相对滑动时，对m有： Fm=mam得am=4 m/s2 对整体有：F?=(m+M)am=40 N 由于F?<F?,故物块不会从小车左端掉下来。 答案(1)4 m/s2 1 m/s2(2)1s (3)13.2 m (4)见解析 训练二十 超重和失重 ⑦ ⑧ ⑨ 基础练学考测评 1.B 超重和失重时物体必须都有加速度，当加速度方向 向上时，物体处于超重状态；加速度方向向下时，处于失 重状态。体操运动员双手握住单杠吊在空中不动、举重 运动员在举起杠铃后不动的那段时间内以及游泳运动 员仰卧在水面上静止不动时都是处于平衡状态，选项 A、C、D错误，B正确。 2.AB 以人为研究对象，加速过程中，人受到静摩擦力、 重力、支持力三个力的作用下沿电梯加速上升，A正确； 顾客有竖直向上的加速度，因此顾客处于超重状态，B 正确；顾客受到水平方向的静摩擦力作用，C错误；顾客 处于超重状态，对扶梯的压力大于顾客的重量，D错误。 3.A 电梯匀速运动时，对重物由平衡条件得 mg=F; m=1 kg,当弹簧测力计的示数变为8N时，对重物由牛 顿第二定律得mg-F′=ma,得a=2 m/s2,加速度方向 向下，其运动情况可能向上减速或向下加速，故只有A 正确。 4.C 木箱静止时的受力情况如右图所示， 则支持力F=mg,静摩擦力 F?=F。 若木箱突然被弹簧拉动，说明最大静摩擦 力减小，则压力减小，即木箱所受支持力 Fn F、减小，所以竖直方向 mg>F,物体处F FWww 于失重状态，则电梯可能加速下降，也可 fmg 能减速上升，C正确。 5.D 航天员在空间站中处于失重状态，站在体重计上无 法称量体重，但航天员的重力并不是消失了，故 A 错 误；航天员由于失重，在太空跑步机上锻炼时对跑步机 没有压力作用，需要佩戴束缚装置，故 B错误；在空间站 将装满水的杯子转动至杯口朝下，水由于失重不会自动 流出，故C错误；运载火箭加速上升时，航天员具有向上 的加速度，处于超重状态，故D正确。 6.解析 以物体为研究对象，对物体进 FF 行受力分析及运动状态分析，如图甲 a? 所示，设人的最大“举力”为F,由牛 a? 顿第二定律得， G?=m?gG=m m?g-F=m?a?, 甲 乙 所以F=m?(g-a?)=855 N。 当他在地面上举物体时，设最多举起质量为m。的物体， 则有m,g-F=0,所以m。=85.5 kg。 此人在某一匀加速上升的升降机中最多能举起 m?= 40 kg的物体，由于m。=85.5 kg>m?=40 kg,显然此时 升降机一定处于超重状态，对物体进行受力分析和运动 情况分析，如图乙所示。 由牛顿第二定律得F—m?g=m?a?, 所以a?=Fmm?=11.375m/s2, 即升降机加速上升的加速度为11.375 m/s2。 答案 85.5 kg 11.375 m/s2 能力练素能培优 7.A 在ab段，弹性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，人向下做加速运动，处于失重 状态，随弹性绳的拉力的增大，向下的合力减小，所以向 下的加速度逐渐减小，在bc段，弹性绳的拉力大于人的 重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，人向下做减 速运动，处于超重状态，而且加速度随弹性绳的拉力 的增大而增大，所以在ac段人的速度先增加后减小， 加速度先减小后增加，在b点人的速度最大，在c点， 弹性绳的形变量最大，即弹性绳的拉力最大，向上的 加速度最大，人的速度为零，故选项 A正确，B、C、D 错误。 8.BC 在自由下落的过程中人只受重力作用，做自由落 体运动，处于失重状态，故选项 A错误，选项 B正确；在 减速运动的过程中人受重力和座位对人向上的支持力， 做减速运动，所以加速度向上，人处于超重状态，故选项 C正确，选项 D错误。 9.B 将整个运动过程分解为六个阶段。第一阶段货物先 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<mg;第二阶段货物做匀速直 线运动，F=mg;第三阶段货物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> mg;第四阶段货物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;第五阶 段货物做匀速直线运动，F=mg;第六阶段货物向上做 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，A、C、D错误。 10.D 在装置稳定自由下落的过程中处于完全失重状 态，因此弹簧的拉力F′=0,故选D。 11.C 对M和m 组成的系统，当m具有向下的加速度而 M保持平衡时，可以认为系统的重心向下运动，故系 统具有向下的加速度，处于失重状态，所受到的地面的 支持力小于系统的重力。 12.解析(1)火箭向上加速时，加速度方向向上，由牛顿 第二定律可知航天员所受支持力大于其重力，故航天 员承受超重考验。 (2)对体内脏器，由牛顿第二定律得 F—G=m'a,其中 G=m'g,解得在该过程中体内脏器需要的支持力F= 45 N。 (3)在最后的减速阶段，由运动学知识可得0—v2= -2a'h,解得最后减速阶段返回舱的加速度大小 a'= 40 m/s2,对航天员由牛顿第二定律有F—mg=ma', 解得航天员在最后减速阶段所受的支持力 FN= 3 000 N,由牛顿第三定律得，航天员对座椅的压力大 小F′=3 000 N。 答案(1)超重 (2)45 N (3)3 000 N 32