（2021新人教版）高中物理必修第一册4.6超重和失重（答案含解析）跟踪训练.docx

1、4.6 超重和失重超重和失重 跟踪训练跟踪训练 一、单选题一、单选题 1体育课上某同学做引体向上他两手握紧单杠，双臂竖直，身体悬垂；接着用力上拉使下 颚超过单杠(身体无摆动)；然后使身体下降，最终悬垂在单杠上下列说法正确的是（） A在上升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力 B在下降过程中单杠对人的作用力始终小于人的重力 C若增大两手间的距离，最终悬垂时单臂的拉力变大 D若增大两手间的距离，最终悬垂时单臂的拉力不变 2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 vt 图像如图所示，最终空 降兵以 0 v

2、的速度落地。下列说法正确的是（） A0tl时间内，空降兵所受阻力不断增大 Bt1t2时间内，空降兵处于超重状态 Ct1t2时间内，空降兵运动的加速度大小增大 Dt1t2时间内，空降兵运动的平均速度大小 10 2 vv v 32017 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 4某同学乘坐电

3、梯从 1 楼至 20 楼，电梯的启动和制动阶段均可视为匀变速运动。此过程中下列描 述电梯运动的 at 图像正确的是（） A B CD 5如图甲为某热气球示意图，图乙是它某次升空过程中的 v-t 图象（取竖直向上方向为正方向） ，则 以下说法正确的是（） A010s 内，热气球的平均速度为 5m/sB3040s 内，热气球竖直向下运动 C3040s 内，吊篮中的人处于失重状态D040s 内，热气球的总位移为 125m 6关于自由落体运动下列说法中错误的是（） A自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 B做自由落体运动的物体一定处于完全失重状态 C做自由落体运动的物体，其位移随着时间均匀增加 D

4、做自由落体运动的物体，在连续相等相邻的时间间隔 T 内的位移之差为 gT2 7如图所示，蹲在体重计上的小女孩，在起立、下蹲过程中，能看到超重和失重现象。关于她处于 超重还是失重状态，下列说法不正确的是（） A小女孩从蹲着的状态开始，起立过程中一直处于超重状态 B小女孩从蹲着的状态开始，起立过程中一直处于失重状态 C小女孩从站立的状态开始，下蹲过程中，先处于超重状态，后处于失重状态 D小女孩从站立的状态开始，下蹲过程中，先处于失重状态，后处于超重状态 8一枚礼花弹由地面竖直向上发射，它的速度和时间的关系图线如图所示，下 列说法中正确的是（） At2时刻，礼花弹距地面最远 Bt2t3时间内，礼花弹

5、在向下降落 Ct1t2时间内，礼花弹处于超重状态 Dt2t3时间内，礼花弹处于超重状态 9一质量为 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（） A0t1时间内，v 增大，FNmgBt1t2时间内，v 减小，FNmg Ct2t3时间内，v 增大，FNmg 10关于下列力的说法中，正确的是（） A物体受摩擦力时一定受弹力，而且这两个力的方向一定相互垂直 B运动物体所受摩擦力的方向一定和它运动方向相反 C同一对作用力与反作用的大小有时也可能不相等 D处于完全失重状态下的物

6、体不受重力作用 11如图所示，质量为 m 的人站在倾角为的自动扶梯上，随扶梯斜向下先做匀速直线运动，后做 匀减速运动，关于人受到的力，以下说法正确的是（） A人先失重，后超重 B人始终受到水平向右的摩擦力 C人对电梯的压力大小一直等于 mg D人对电梯的压力先等于 mg 后大于 mg 二、多选题二、多选题 12如图所示，小明在做双脚跳台阶的健身运动，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是() A小明在空中上升过程处于超重状态 B小明在空中下降过程中处于失重状态 C小明向上起跳脱离地面前处于超重状态 D小明落地后下降过程处于失重状态 13电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时

7、，弹簧秤的示数为 10N， 在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为 6N，关于电梯的运动（如图所示） ，以下说法正确的 是（g 取 10m/s2） （） A电梯可能向上加速运动，加速度大小为 4m/s2 B电梯可能向下加速运动，加速度大小为 4m/s2 C电梯可能向上减速运动，加速度大小为 4m/s2 D电梯可能向下减速运动，加速度大小为 4m/s2 14如图所示，在电梯的地板上放置一台电子秤，电子秤上放了一个质量为 100 克的砝码，在某次 电梯运行过程中小明在电梯内按时间顺序依次拍 了三张照片，电子秤的读数分别为 87.9 克、100.0 克、122.7 克，则关于电梯的运动下列判断错误

8、的 是（） A拍第一张照片时小明处于失重状态 B拍第二张照片时电梯在匀速运动 C从三张照片分析可知电梯在向下运动 D从三张照片分析可知，砝码受的重力在发生变化 三、解答题三、解答题 15一个质量为 m=40kg 的小孩站在电梯内的体重计上，电梯从 t=0 时刻由静止开始上升，在 0 到 6s 内体重计示数 F 的变化如图所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？取重力加速度 g=10m/s2。 16如图所示，在拉力 F 的作用下，质量为 m1.0kg 的物体由静止开始竖直向上运动，其 vt 图 象如图所示，取 g10m/s2，求： (1)在这 4s 内对物体拉力 F 的最大值； (2)在

9、Ft 图象中画出拉力 F 随时间 t 变化的图线 17某同学在研究性学习中，为了了解高速电梯的工作情况，在上行的电梯内用台秤、重物和停表 记录不同时刻水平放置的台秤示数 F刚记录时电梯还未启动，他根据记录描绘出了 Ft 图像如右 图g 取 10m/s2求： （1）重物质量为多大 （2）电梯运行的最大速度多大 （3）电梯运行的总高度 18 质量是 60kg 的人站在升降机中的体重计上， 当升降机做下列各种运动时， 体重计的读数是多少？ （1）升降机匀速上升； （2）升降机以 4m/s加速上升； （3）升降机以 5m/s加速下降； （4）升降机做自由落体运动； （5）升降机以 12m/s的加速度加

10、速下降 19如图所示，为皮带传输装置示意图的一部分，传送带与水平地面的倾角37，A、B 两端相距 5.0 m，质量为 m10 kg 的物体以 v06.0 m/s 的速度沿 AB 方向从 A 端滑上传送带，物体与传送带 间的动摩擦因数处处相同， 均为 0.5。 传送带顺时针运转的速度 v4.0 m/s， (g 取 10 m/s2,sin370.6, cos370.8)求： (1)物体从 A 点到达 B 点所需的时间； (2)若传送带顺时针运转的速度可以调节，物体从 A 点到达 B 点的最短时间是多少？ 20如图甲所示，质量为 m2kg 的物体在水平面上向右做直线运动。过 A 点时给物体一个水平向

11、 左的恒力 F 并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速 度，所得 vt 图象如图乙所示。取重力加速度 g10m/s2。求： (1)力 F 的大小和物体与水平面间的动摩擦因数； (2)20 s 内物体的位移. 答案第 1页，总 14页 参考答案参考答案 1C 【解析】 试题分析：在上升和下降过程中，人都是从静止开始，最终又回到静止状态，故上升时是先超重后 失重，下降时是先失重后超重，而超重时是单杠对人的用力大于人的重力，失重时是单杠对人的作 用力小于人的重力，故选项 AB 均错误；若增大两手间的距离，由于两手的合力等于人的重力，而 重力不变，故两个分力的夹角越大，则

12、需要分力也就越大，故选项 C 正确，D 错误 考点：超重与失重，力的合成 2B 【解析】 【分析】 【详解】 A由速度时间图像可知，0tl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； Bt1t2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，t1t2时间内加速度不断减小，故 C 错误； Dt1t2时间内若空降兵做匀减速运动，则其平均速度为 10 2 vv v ，由图像可知其位移小于匀减 速运动的位移，故其平均速度 10 2 vv v ，故 D 错误。 故选 B。 3C 【解析】 【分析】 【详解】 答案第

13、 2页，总 14页 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。 4B 【解析】 【分析】 【详解】 由题意得电梯启动时是匀加速运动，制动时为匀减速运动，且加速运动的速度差和减速运动的速度 差相同，又由图可知围成的面积表示速度，即两个阶段的面积相等。 故选 B。 5C 【解析】 【分析】 【详解】 A010s

14、内，热气球向上做匀加速直线运动，所以的平均速度为 5 m / =2.5m / 2 svs 故 A 错误； 答案第 3页，总 14页 B由题图可知 3040s 内，热气球速度为正，向上运动，故 B 错误； C3040s 内，热气球向上减速时，吊篮中的人处于失重状态，故 C 正确； D由 v-t 图线与时间轴围成的面积等于位移的大小，得热气球的总位移为 2040 5m150m 2 x 故 D 错误。 故选 C。 6C 【解析】 【分析】 【详解】 A自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，故 A 正确，不合题意； B自由落体加速度为重力加速度，则为完全失重，故 B 正确，不合题意； C根据位移公

15、式 2 1 2 hgt 可知其位移随着时间不断增加而增加，并不是匀速增加，故 C 错误，符合题意； D对于自由落体运动，连续相等相邻的时间间隔 T 内，有 22 saTgT 故 D 正确，不合题意。 故选 C。 答案第 4页，总 14页 7ABC 【解析】 【分析】 【详解】 物体具有向上的加速度为超重，物体具有向下的加速度为失重。 AB人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，加速度向上，后向上做减速运动，加速度 向下，最后回到静止状态，所以小女孩先处于超重状态后处于失重状态，AB 错误； CD下蹲过程中，人先向下做加速运动，加速度向下，后向下做减速运动，加速度向上，所以小女 孩先处于失

16、重状态后处于超重状态，C 错误 D 正确。 本题选不正确的，故选 ABC。 8C 【解析】 【分析】 【详解】 AB礼花弹在 3 0 t内速度一直为正，即一直向上运动，故 3 t时刻，礼花弹距地面最远，故 AB 错 误； C 21 tt时间内，图中斜率一直为正，而速度时间图象斜率表示加速度，故此过程加速度竖直向上， 即礼花弹处于超重状态，故 C 正确； D 23 tt时间内， 图中斜率一直为负， 而速度时间图象斜率表示加速度， 故此过程加速度竖直向下， 即礼花弹处于失重状态，故 D 错误。 故选 C。 9D 答案第 5页，总 14页 【解析】 【分析】 【详解】 A由于 s-t 图像的斜率表示

17、速度，可知在 0t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状 态，则 FNmg，选项 C 错误，D 正确； 故选 D。 10A 【解析】 【分析】 【详解】 A根据摩擦力产生条件可知受摩擦力时一定受弹力；弹力方向垂直接触表面，摩擦力方向与接触 表面相切，所以这两个力的方向一定相互垂直，故 A 正确； B运动物体所受摩擦力的方向一定和它相对运动方向相反，当摩擦力为动力时，摩擦力的方向与运 动方向相同，故 B 错误； C同一对作用力与反作用的大小都是相等的，故 C 错误； D完全失重状态下的物体只受重力作用，故 D 错误； 故选 A。 11D 【解析】 【分析】 答案第 6页，总 14页 【

18、详解】 A人向下先做匀速运动，是平衡状态，既不超重也不失重，后做匀减速运动，后来加速度沿斜面 向上，处于超重状态，A 错误； B当人匀速向下匀速时，重力与支持力平衡，此时不受摩擦力，做匀减速运动时，受到水平向右的 摩擦力，B 错误； CD人向下匀速运动时，压力大小等于重力，而当匀减速向下时，加速度沿斜面向上，压力大于重 力，C 错误，D 正确。 故选 D。 12BC 【解析】 【详解】 A. 小明在空中上升过程中只受重力作用，加速度为 g，处于失重状态，选项 A 错误； B. 小明在空中下降过程中只受重力作用，加速度为 g，处于失重状态，选项 B 正确； C. 小明向上起跳脱离地面前有向上的加

19、速度，则处于超重状态，选项 C 正确； D. 小明落地后下降过程做减速运动，加速度向上，则处于超重状态，选项 D 错误。 13BC 【解析】 【分析】 【详解】 电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为 10N，知重物的重力等于 10N，在某时刻电梯中的人观察到 弹簧秤的示数变为 6N，对重物根据牛顿第二定律有： mgF=ma 答案第 7页，总 14页 解得 a=4m/s2 方向竖直向下，则电梯的加速度大小为 4m/s2，方向竖直向下。电梯可能向下做加速运动，也可能向 上做减速运动。故 BC 正确，AD 错误。 故选 BC。 14BCD 【解析】 【分析】 【详解】 A拍第一张照片时砝码所受的支持力

20、小于砝码重力，砝码处于失重状态，所以小明处于失重状态， A 正确； B拍第二张照片时砝码所受支持力等于砝码重力，砝码加速度为 0，所以电梯在匀速运动或者处于 静止状态，B 错误； C从三张照片分析可知砝码所受支持力大于砝码重力，砝码加速度向上，电梯可能加速向上运动， 也可能减速向下运动，C 错误； D砝码的重力为mg，与电梯的运动状态无关，D 错误。 本题选择错误选项，故选 BCD。 159m 【解析】 【详解】 试题分析：由图可知，在 t0 到 t12s 的时间内，电梯向上加速运动。设在这段时间内体重计作用 于小孩的力为 F1，电梯及小孩的加速度为 a1，根据牛顿第二定律，得： 11 Fmg

21、ma 答案第 8页，总 14页 在这段时间内电梯上升的高度 h1 2 1 1 1 2 a t 在 t2-t13s 的时间内，电梯匀速上升，速度为 t1时刻的电梯的速度，即 11 1 vat 在这段时间内电梯上升的高度 h2v1（t2-t1） 在 t3-t21s 时间内，电梯做减速上升运动。设这段时间内体重计作用于小孩的力为 F2，电梯及小孩 的加速度为 a2，由牛顿第二定律，得： 22 mgFma 在这段时间内电梯上升的高度 h3 2 132232 1 ()() 2 v tta tt 电梯上升的总高度 hh1h2+h3 由以上各式，解得 h9m 考点：考查了牛顿第二定律与运动学公式的综合应用

22、【名师点睛】 连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度，所以在做这一类问题时，特别又是多过程问题 时，先弄清楚每个过程中的运动性质，根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速度用运动学公式解 题或者根据运动学公式求解加速度然后根据加速度利用牛顿第二定律求解力 16(1)15N；(2) 【解析】 【分析】 【详解】 答案第 9页，总 14页 由图像可知， 物体第一秒做初速度为零的匀加速运动，加速度大小 1 1 2 1 2 50 5 1 m/sm/s 0 v a t 第二秒内做匀速运动，速度为 5m/s，加速度 2 0a 第三、四两秒做匀减速运动，加速度大小 3 3 3 22 50 2.5 4 m/

23、ss 2 m/ v a t 由受力分析，据牛顿第二定律可知 11 Fmgma 解得 1 15NF 据平衡条件得 2 10NF 由受力分析，据牛顿第二定律可知 33 mgFma 解得 3 7.5NF (1)在这 4s 内，F 的最大值为 1 15NF (2)据以上分析，F 随时间 t 的变化如图所示 答案第 10页，总 14页 17 （1）2kg（2）10m/s（3）200m 【解析】 【详解】 （1）刚记录时，电梯未启动，所以台秤示数等于重力大小， 由图像知20mgN，所以2mkg； （2）由图像知，电梯05s静止、5 15s匀加速上升、1520s匀速上升、2040s减速上升， 则在5 15s

24、内根据牛顿第二定律： 11 Fmgma 15s 末速度最大， 11 va t，得10/vm s； （3）电梯在20 40s减速上升，其加速度为 2 a 则根据牛顿第二定律： 22 mgFma 则40s末速度： 23 vvat ，得到：v0 所以电梯运行总高度 123 11 22 hvtvtvt （其中 13 10tts ， 2 5ts） 得200hm 【点睛】 本题考查的超重与失重问题，注意图像的识别，本题也可以用 v-t 图象来进行求解 答案第 11页，总 14页 1860kg84kg30kg0kg0kg 【解析】 【分析】 人对体重计的压力大小等于体重计的示数；根据升降机的运动状态，应用平

25、衡条件与牛顿第二定律 分析答题 【详解】 （1）升降机匀速上升，处于平衡状态 由平衡条件得：600 N FmgN 则体重计的示数为 60kg （2）升降机以 2 4/m s的加速度上升，由牛顿第二定律得： 11N Fmgma 解得： 11 840 N Fm gaN 则体重计的示数为 84kg （3）升降机以 2 5/m s的加速度下降，由牛顿第二定律得： 22N mgFma 解得： 22 300 N Fm gaN 则体重计的示数为 30kg （4）升降机以重力加速度 g 加速下降，由牛顿第二定律得： 33N mgFma 解得： 33 0 N Fm ga 则体重计的示数为 0kg （5）以加速度

26、 2 12/am s 加速下降，由牛顿第二定律得： 44N mgFma 答案第 12页，总 14页 解得： 44 120 N Fm gaN 人将脱离体重计，体重计示数为 0kg 【点睛】 本题考查了体重计的示数，根据升降机的运动状态，应用平衡条件与牛顿第二定律即可正确解题 19(1)2.2 s(2)1 s 【解析】 （1）重力沿斜面方向的分力：37100 0.660MgsinNN 摩擦力大小：0.5 100 0.840fMgcosNN 开始时物体所受摩擦力沿斜面向下，根据牛顿第二定律： MgsinMgcosMa得： 2 10/am s 达到与传送带速度相等需要的时间： 0 46 0.2 10

27、vv tss a 这段时间内的位移为： 2222 0 46 1 22 10 vv xmm a 之后，物块所受沿斜面向上的摩擦力小于重力的分力，则加速度为： 22 37374060 /2/ 10 MgcosMgsin am sm s M 以此加速度减速上滑4m：有： 2 1 2 Lxvta t 即： 2 1 442 2 tt， 得：2ts，正好此时物块速度减小到 0； 则物体从 A 点到达 B 点所需的时间：0.222.2tttsss 总 （2）若传送带的速度较大，沿 AB 上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上，则所用时间最短，此种情况 加速度一直为 2 2/am s 运动到 B 点的时间最短， 答案

28、第 13页，总 14页 2 1 2 Lvta t，代入数据整理可以得到：得：1ts。 点睛：传送带问题一直是学生头大的问题，关键是明确物体所受传送带摩擦力方向的判断，摩擦力 的方向与物体相对传送带运动方向相反， 而牛顿第二定律和运动学公式的应用选取的参照物是地面。 20(1)3N，0.05(2)112 m，水平向左 【解析】 【详解】 (1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度为 a1，则由v t图得： 2 1 2m/sa . 根据牛顿第二定律，有： 1 Fmgma. 设物体向左做匀加速直线运动的加速度为 a2，则由v t图得： 2 2 1m/sa . 根据牛顿第二定律，有： 2 Fmgma. 联立解得：3NF ，0.05 (2)前 4s 的位移大小为： 22 11 1 11 s =2 4 m=16m 22 a t 方向向右；4s20s 的位移大小为： 22 22 2 11 1 16 m128m 22 sa t 答案第 14页，总 14页 方向向左；所以 20 s 内物体的位移为： 12 16 128m112msss 负号表示物体在 A 点左侧，即方向水平向左. 答：(1)力 F 的大小为 3N 和物体与水平面间的动摩擦因数0.05； (2)20 s 内物体的位移为大小 112m，方向水平向左.