超重与失重 一、选择题（共 15 题） 1．如图所示，质量为 m 的手机静置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为  ，手机与接触面的动摩擦因 数为 μ，重力加速度为 g。下列说法正确的是（ ） A．支架对手机的作用力方向垂直于斜面向上，大小为 mg cos  B．支架斜面对手机的摩擦力大小为  mg cos  ，方向沿斜面向上 C．手持支架向上做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机受到的支持力比静止时受到的支持 力小 D．手持支架向右做匀加速直线运动且手机与支架间无相对滑动，手机可能不受摩擦力 2．由航天员翟志刚、王亚平和叶光富执行的载人飞行任务是我国空间站建设的重要任务之一、空间站是 一个特别的太空实验室，绕地球运行时，其中的物体将处于完全失重状态。下列实验在运行的空间站中可 以进行的是（　　） A． B． 用牛顿管观察轻重不同的物体下落的快慢 观察桌面的微小形变 测量静摩擦力的大小随拉力的变化 C． D． 用“体重计”测量人的质量 3．如图所示，在电梯内地板上放一体重计，某同学站在体重计上，电梯静止时体重计示数为 50kg；电梯 运动过程中，某一段时间内该同学发现体重计示数为 40kg， g  10m / s 2 ，则在这段时间内（　　） 2 A．电梯可能以 2m / s 的加速度加速上升 2 B．电梯可能以 2m / s 的加速度减速上升 2 C．电梯可能以 2.5m / s 的加速度加速上升 2 D．电梯可能以 2.5m / s 的加速度减速下降 4．如图所示，一蹦极爱好者正进行蹦极。从爱好者跳出高台直至最后在空中静止下来的整个运动过程 中，下列说法正确的是（　　） A．爱好者在加速下落过程中，其惯性增大 B．爱好者离开高台瞬间，其速度和加速度都为零 C．爱好者第一次下落到最低点时，其处于超重状态 D．爱好者第一次从最低点向上运动的过程中，绳对爱好者的拉力大于爱好者对绳的拉力 5．图甲是小明同学站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，点 P 是他的重心位置，a 是静止站立时的 状态。图乙是根据传感器采集到的数据画出的力一时间图线。两图中 a ~g 各点均对应，其中有几个点在图 甲中没有画出。重力加速度 g 取 10 m/s2。根据图乙分析可知（　　） A．小明重力为 500 N B．c 点位置小明可能处于下蹲 C．c 点位置小明处减速上升阶段 D．小明在 d 点的加速度比 g 点的小 6．静止的电梯中，静置一两端开口装有水银的 U 型管，右管水银柱间封闭着一段气柱，两侧水银面高度 差为 h ，如图所示。现启动电梯向上加速运动，则（　　） A．高度差 h 不变 B．气柱压强不变 C．气柱长度增大 D．气柱吸收热量 7．如图，送餐机器人由静止开始给 10m 远处的顾客上菜，全程餐盘保持水平，碗不能相对餐盘滑动，到 顾客处速度为零。机器人加速、减速过程看成匀变速直线运动，最大速度为 1m/s。已知碗与餐盘间的动摩 2 擦因数为 0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取 10m/s 。则机器人送餐过程（　　） A．碗与餐盘之间摩擦力始终不变 C．加速度不能超过 2m/s B．在加速阶段处于超重状态 2 D．所用的最短时间为 10 s 8．一质量为 m 的小朋友（可视为质点），从竖直面内半径为 r 的圆弧形滑道的 A 点由静止开始下滑，小 朋友到达圆弧最低点 B 时的速度大小为 gr 2 （g 为当地的重力加速度）。已知过 A 点的切线与竖直方向的 夹角为 30°，滑道各处动摩擦因数相同，则小朋友在沿着 AB 下滑的过程中（ ） 3 A．在最低点 B 时对滑道的压力大小为 2 mg B．处于先超重后失重状态 C．重力的功率先减小后增大 1 D．克服摩擦力做功为 mgr 2 9．如图所示，小球在半径为 R 的光滑球面上的 A、B 之间作小角度的往返运动，则（ ） A．小球的质量越大，其振动的频率越大 B．OA、OB 之间夹角越小，小球振动的频率越小 C．球面半径 R 越大，小球振动的频率越小 D．将整个装置移至我国空间站“天和”核心舱中，小球振动的频率减小 10．将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v－t 图象如图所示。以下判 断正确的是（　　） A．前 3s 内货物处于失重状态 B．最后 2s 内货物只受重力作用 C．前 3s 内与最后 2s 内货物的平均速度相同 D．第 3s 末至第 5s 末的过程中，货物的机械能守恒 11．如图所示，质量为 m 的小球 A 用弹簧测力计和细线悬挂，悬点分别为 B 点和 C 点，BA 和 CA 与水平方 向的夹角均为 θ=53°，不计弹簧测力计及细线的重力，重力加速度为 g，球对弹簧测力计的拉力在弹簧测 力计的测量范围内，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则（　　） A．弹簧测力计的示数为 F=mg B．剪断细线的一瞬间，弹簧测力计的示数变大 C．剪断细线的一瞬间，小球 A 处于超重状态 5 D．剪断细线的一瞬间，小球 A 的加速度大小为 8 g 12．如图所示为杂技“顶竿”表演，若表演中，一人 A 站在地上，头上顶一根竖直竹竿，另外一人 B 在竹竿 上某位置处开始以加速度 a 加速下滑，接着以同样大小的加速度减速到另一位置停下。已知两表演者质量 均为 M，杆质量为 m，重力加速度为 g，则下列说法正确的是（　　） A．当 B 加速下滑时 A 对地面的压力为 B．当 B 减速下滑时 A 对地面的压力为 C．A 对地面的压力一直为  2M  m  g  Ma  2M  m  g  Ma  2M  m  g D．B 下滑过程中一直处于失重状态，所以 A 对地面的压力一直小于  2M  m  g 13．第十三届中国航空航天博览会于 2021 年 9 月 28 日在珠海举行，高精尖飞行器荟萃一堂，飞行表演精 彩纷呈。如图所示，一架飞机在空中竖直面内的运动可看作匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A．飞机的速度不变 B．飞机的加速度不变 C．飞机在最高点处于失重状态 D．飞机在最低点受到空气的作用力方向斜向上 14．2021 年 7 月，河南郑州地区突降暴雨，道路被淹，需要调用直升飞机抢运被困人员．如图甲所示，直 升飞机放下绳索吊起被困人员，一边收缩绳索一边飞向安全地带．前 4 秒内被困人员水平方向的 v  t 图像 和竖直方向的 v  t 图像分别如图乙、丙所示．不计空气阻力，则在这 4 秒内（ ） A．绳索中的拉力方向是倾斜向上的 B．绳索的拉力大小大于人的重力大小 C．以地面为参考系，被救人员的运动轨迹是一条抛物线 D．以地面为参考系，被救人员的位移大小为 20m 15．如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．下蹲过程中人处于先失重后超重的状态 D．该同学做了 2 次下蹲-起立的动作 二、非选择题 16．物理学是自然科学领域的一门基础学科，研究自然界物质的基本结构、相互作用和运动规律，观察和 实验是物理学习重要的方法。同学们经过一个学期，学习了高中物理必修一的全部内容，必修一由“机械运 动与物理模型”和“相互作用与运动定律”两个主题组成。 （1）在必修一中有四个必做实验，请同学们写出相关的实验名称；______、______、______、______。 （2）物理运动需要建立理想化物理模型，请同学们写出一种我们学过的在竖直方向上的理想运动模型的 名称___________ （3）2021 年 12 月 9 日下午 15 点 40 分，“天宫课堂”第一课正式开启，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王 亚平、叶光富变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲。我们向三位航天员致敬！ 航天员在火箭发射与飞船 返回的过程中均要经受的一种考验就是我们必修一中学习的一节内容，请写出这个内容。______________ _ 17．在探究超重和失重规律时，某体重为 G 的同学站在一压力传感器上，传感器和计算机相连，经计算机 处理后得到如图所示的压力 F 随时 间 t 变化的图象，则该同学是完成一次_______ （选填“下蹲”或“起立”） 的动作，该过程中 最大加速度为_______ m/s2。（g 取 l0m/s2） 18．一质量为 60kg 的人乘坐电梯下楼，当电梯以 a=0.5m/s2 的加速度向下加速运动时，人处于_______状态 （选填“超重”或“失重”），人对电梯的压力大小为_______N。（重力加速度 g 取 10m/s2） 19．在竖直方向运行的电梯中，会出现置于电梯地板上的物体对地板的压力小于物体所受重力的现象，这 种现象称为__________现象。此时电梯的运动情况是__________。 20．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重。一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升 降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已 知座舱开始下落时的高度为 75m，当落到离地面 30m 的位置时开始制动，座舱匀减速下落。若座舱中某人 用手托着重 50N 的铅球。忽略摩擦和空气阻力，g=10m/s2。求： （1）座舱下落的最大速度； （2）当座舱下落 35m 的位置时，手对铅球的托力多大； （3）当座舱落到离地面 15m 的位置时，手要用多大的力才能托住铅球。 21．一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面 75m 的高处，然后让座舱自由落下，落到离地面 30m 高时，制 动系统开始启动，座舱均匀减速，到地面时刚好停下。若座舱中某人用手托着 m=5kg 的铅球，取 g=10m/s2，试求： （1）从开始下落到最后着地经历的总时间； （2）当座舱落到离地面 35m 的位置时手对球的支持力； （3）当座舱落到离地面 15m 的位置时手对球的支持力。 22．神舟十三号在 2021 年 10 月 16 日 0 时 23 分成功发射，宇航员将在太空中开启为期 6 个月的在轨驻留。 火箭在发射时向上的加速度很大，有一段时间的加速度 a 将达到 3.5g 。（ g  10m/s 2 ） （1）火箭加速向上时，宇航员将承受超重考验还是失重考验？ （2）平时重力 G  10N 的体内脏器，在该过程中需要支持力 F 多大？ （3）不久的将来，神舟十三号归来。假设返回舱距地面一定高度时开始启动降落伞装置，在距地面高度