4.6 超重和失重 同步练习 -2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.6 超重和失重 一、单选题 1．电梯上升过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。电梯加速上升的时段是( ) A.从20.0 s到30.0 s B.从30.0 s到40.0 s C.从40.0 s到50.0 s D.从50.0 s到60.0 s 2．下列关于超重与失重的判断正确的是( ) A.物体做变速运动时，必处于超重或失重状态 B.物体向下运动时，必处于失重状态 C.做竖直上抛运动的物体，处于失重状态 D.物体向上做匀加速直线运动，处于失重状态 3．傍晚，运动场上，同学们正为校运动会努力努力训练着，如图是跳高运动员练习“背越式”跳高，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、超重 B.失重、失重 C.超重、失重 D.超重、超重 4．某同学在电梯内放置一个电子体重计，他平稳地站在体重计上，电梯未启动时体重计的读数为G。下列过程中，他观察到体重计的示数大于G的是( ) A.电梯匀速上升 B.电梯加速上升 C.电梯匀速下降 D.电梯加速下降 5．如图所示，物块B套在倾斜杆上，并用轻绳绕过定滑轮与物块A相连（定滑轮体积大小可忽略），现使物块B沿杆由M点匀速下滑到N点，运动中连接A、B的轻绳始终保持绷紧状态，在P点时，物块B距定滑轮最近，在下滑过程中，下列说法正确的是( ) A.物块A的速率先变大后变小 B.物块A的速率先变小后变大 C.物块A始终处于失重状态 D.物块A先处于失重状态，后处于超重状态 6．如图所示的四幅图中的行为可以在绕地球做匀速圆周运动的“天宫二号”舱内完成的有( ) A.如图甲，用台秤称量重物的质 B.如图乙，用水杯喝水 C.如图丙，用沉淀法将水与沙子分离 D.如图丁，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动 7．2022年3月24日15：40“天宫课堂”第二讲在中国空间站开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富将相互配合进行授课，航天员们在轨演示太空“冰雪”实验、液桥实验、水油分离实验、太空抛物实验。空间站内航天员王亚平将“冰墩墩”平抛出去，航天员们看到“冰墩墩”的运动轨迹是( ) A.抛物线 B.直线 C.圆周 D.曲线 8．如图所示，小球密度小于烧杯中水的密度，球固定在弹簧上，弹簧下端固定在杯底。当装置静止时，弹簧伸长，当整个装置在自由下落的过程中弹簧的伸长将( ) A.仍为 B.大于 C.小于 D.等于零 9．2023年9月29日，在杭州奥体中心体育场举行的田径女子铅球决赛中，中国选手巩立姣获得冠军。如图所示为运动员斜向上掷铅球的情景，投掷铅球过程中运动员可视为未移动，则铅球从最低点到离手前( ) A.一直处于失重状态 B.运动员对地面的压力等于运动员和铅球的重力 C.运动员受到地面的摩擦力作用 D.球对运动员的作用力与地面对运动员的力是一对作用力与反作用力 10．航模比赛是青少年喜爱的一项科技活动。在某次航模比赛中，一同学操控无人机在升力作用下竖直向上运动，其动能与上升高度h的关系如图所示。已知无人机的质量为1.0 kg，重力加速度，则上升10 m过程中( ) A.无人机处于超重状态 B.无人机机械能增加了100 J C.无人机所用的时间为4 s D.升力的最大功率为50 W 二、填空题 11．一位质量为的同学从8楼乘电梯下降到1楼，在此过程中利用手机内置的加速度传感器测得电梯运行的加速度a随时间t的变化关系如图所示(重力加速度g取)。 当时，，该同学处于状态_____（填“超重”或“失重”），此时他对电梯地板的压力大小_____N。若每层楼高3米，则整个过程中电梯运行的平均速度为_____。(计算结果保留两位有效数字)。 12．某同学在研究地铁的运动时，在细绳的下端拴上一支圆珠笔，细绳的上端用胶带固定在地铁的竖直扶杆上。他发现在地铁启动的一段时间内，细绳偏离竖直方向且处于稳定状态，如图所示。完成下列填空： (1)地铁的运动方向是_________(选填“向左”或“向右”)； (2)该同学判定地铁正在做匀加速运动，其依据是_________； (3)该同学测出了下列数据： A.圆珠笔的质量m B.当地的重力加速度g C.细绳的悬点到细绳与圆珠笔的拴接点间的距离L D.细绳与圆珠笔拴接点到扶杆的距离d 则图示时刻地铁加速度的值为_________(用测得的物理量符号表示)。 参考答案 1．答案：A 解析：电梯上升 2．答案：C 解析：判断一个物体处于超重状态还是失重状态，不是看物体的运动方向或运动状态，而是看物体运动的加速度方向。物体有竖直向上的加速度时，处于超重状态，有竖直向下的加速度时，处于失重状态。 A.物体做变速运动时,无法判断加速度的方向，故无法判断物体是超重还是失重，故A错误； B.物体向下运动，也无法判断加速度的方向，故无法判断物体是超重还是失重，故B错误； C.竖直上抛的物体，加速度向下，处于失重状态，故C正确； D.物体向上做匀加速直线运动，有向上的加速度，处于超重状态，故D错误。 3．答案：B 解析：运动员越过横杆前、后在空中受到自身重力的作用，加速度方向均竖直向下，均处于失重状态，故选B。 4．答案：B 解析：体重计的示数大于G，则人处于超重状态，加速度向上，则电梯可能加速上升或者减速下降。故选B。 5．答案：B 解析：设定滑轮右侧轻绳与杆之间的夹角为θ，将物块B的速度沿轻绳方向和垂直于轻绳方向分解，如图所示，根据平行四边形定则，沿轻绳方向的速度为，可知在θ增大到90°的过程中，物块A的速度方向向下，且逐渐减小；由图可知，当物块B到达P点时，物块B与滑轮之间的距离最短，定滑轮右侧轻绳长度最小，此时，，此后物块A向上运动，且速度增大；所以在物块B沿杆由M点匀速下滑到N点的过程中，物块A的速度先向下减小，然后向上增大，故A错误，B正确；物块A向下做减速运动和向上做加速运动的过程中，加速度的方向都向上，所以物块A始终处于超重状态，故C、D错误. 6．答案：D 解析：A.重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤测量重物的质量，选项A错误； B.水杯中的水处于完全失重状态，不会因重力而流入嘴中，选项B错误； C.沙子处于完全失重状态，不能通过沉淀法与水分离，选项C错误； D.小球处于完全失重状态，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动，选项D正确。 故选D。 7．答案：B 解析：在空间站里各物体处于完全失重状态，物体不做自由落体运动，宇航员把物体平抛后，物体将沿直线运动。 故选B。 8．答案：D 解析：小球静止时受重力、浮力和弹簧的拉力处于平衡，当自由下落时，处于完全失重状态，系统的加速度为g，则最终弹簧的拉力为零，形变量为零； 故选D。 9．答案：C 解析：铅球斜向上运动过程中会向上加速，加速过程中处于超重状态，A错误。铅球被抛出过程中具有斜向上的加速度，对铅球和运动员整体受力分析，竖直方向上有，可知地面对运动员的支持力大于运动员和铅球的重力，运动员对地面的压力等于地面对运动员的支持力，B错误。投掷铅球的过程中，铅球对运动员有斜向下的作用力，使运动员有水平向后运动的趋势，因而受到地面的向前的摩擦力作用，C正确。铅球对运动员的作用力与地面对运动员的力的作用对象同为运动员，不可能是一对作用力与反作用力，D错误。 10．答案：D 解析：第一步：根据动能变化判断无人机运动状态 由图可知，无人机上升过程中的动能越来越小，故无人机做减速运动，其加速度方向向下，处于失重状态，A错误。 第二步：根据动能和势能的变化计算机械能变化 无人机在上升过程中，其动能减少了50 J，重力势能增加了，故其机械能增加了50 J，B错误。 第三步：根据加速度和速度计算运动时间 由动能定理可知，故无人机受到的合力大小为，方向竖直向下，由可得无人机做减速运动的加速度大小为，故其上升过程所用的时间为，又，可解得，C错误。 第四步：升力恒定，沿升力方向的速度最大时功率最大 由可得无人机的升力大小为，故升力的功率为，当时升力的功率最大，，D正确。 11．答案：超重；520；1.9 解析：当时，该同学向下减速运动，加速度竖直向上处于超重状态。时，根据牛顿第二定律，得 根据牛顿第三定律可得对电梯底的压力大小约。 12．答案：(1)向左 (2)细绳偏离竖直方向夹角恒定 (3) 解析：(1)在地铁启动的一段时间内，细绳向右偏离竖直方向，所以地铁运动方向是向左。因为悬挂的圆珠笔在竖直方向的右侧，细线对圆珠笔的拉力和圆珠笔的重力二者的合力水平向左。 (2)地铁正在做匀加速运动，其依据是细绳偏离竖直方向夹角恒定，合力恒定。 (3)设细线与竖直方向的夹角为θ，圆珠笔质量为m，加速度为a，则 根据题意 可得 学科网（北京）股份有限公司 $$