高一物理下册《超重和失重》练习题及答案

一、选择题解析

1. 关于超重和失重的说法

物体处于超重状态时，其重力并没有增加。超重和失重现象是由于物体受到的合力发生了变化，而并非重力本身的变化。因此，选项A错误。

完全失重状态是指物体所受的合力为零，但其重力依然存在，并没有变为零。因此，选项B也是错误的。

惯性是物体固有的属性，与物体是否处于超重或失重状态无关。惯性的大小仅取决于物体的质量，因此选项C错误。

正确的答案是D，即物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化。超重和失重只是物体所受合力的变化，而不是重力本身的改变。

2. 容器竖直上抛过程中水对容器底面的压力

当容器被竖直向上抛出时，容器和水一起做自由落体运动。在上升过程中，容器和水都处于完全失重状态，水对容器底面没有压力。下降过程中也是一样，因为两者都以相同的加速度g向下加速。因此，选项A和B都不正确。

在最高点时，容器和水的速度为零，但仍然处于完全失重状态，因此水对容器底面的压力仍然为零。选项C也不正确。

整个过程中，水对容器底面都没有压力，因此正确答案是D。

3. 弹簧秤读数与物体重力的偏差

如果弹簧秤的读数偏大，说明物体所受的合力大于其重力，可能是装置在向上做加速运动。但这并不意味着一定是向上加速，还可能是在减速下降。因此，选项A不准确。

如果读数偏小，说明物体所受的合力小于其重力，可能是装置在向下做加速运动，但也可能是向上减速。因此，选项B也不准确。

如果读数为零，说明物体处于完全失重状态，这可以发生在装置静止、匀速运动或向下做加速度为g的加速运动时。因此，选项C不准确，而选项D是正确的。

4. 电梯内细线对物体的拉力

当电梯以加速度g/3竖直加速下降时，物体所受的合力为mg - T = ma，其中a = g/3。解得T = mg - (mg/3) = (2/3)mg。因此，细线对物体的拉力为(2/3)mg，选项A正确。

5. 升降机地板上的弹簧秤读数

当弹簧秤的读数为0.8mg时，说明物体所受的合力为0.8mg - mg = -0.2mg，即物体有向下的加速度0.2g。这可能是升降机加速下降或减速上升。因此，选项BC正确。

6. 试管中弹簧上的小球运动

当手突然放手时，试管和小球一起做自由落体运动，但由于弹簧的存在，小球会先被压缩再弹起。因此，小球在开始阶段的运动是向上升起一定高度后落下，选项B正确。

二、填空题解析

7. 人在电梯中的举重能力

设人在地面上能举起的最大质量为m1，电梯加速度为a，则有：

\( m_1 g = F \)

在加速下降的电梯中，设能举起的最大质量为m2，则有：

\( m_2 (g - a) = F \)

解得：\( a = 2.5 \, m/s^2 \)

若电梯以5m/s的加速度上升，设能举起的最大质量为m3，则有：

\( m_3 (g + 5) = F \)

解得：\( m_3 = 40 \, kg \)

8. 斜面体和竖直板的压力

斜面体的倾角为α=37°，小球质量为10kg，装置以加速度2m/s竖直上升。

小球对斜面的压力为：

\( N_1 = mg \cos \alpha + ma \cos \alpha = 10 \times 10 \times \cos 37° + 10 \times 2 \times \cos 37° = 150 \, N \)

小球对竖直板的压力为：

\( N_2 = mg \sin \alpha + ma \sin \alpha = 10 \times 10 \times \sin 37° + 10 \times 2 \times \sin 37° = 90 \, N \)

三、计算题解析

9. 升降机上升的高度

根据台秤示数F与时间t的关系图，可以分析升降机的运动过程。假设升降机从静止开始加速上升，然后匀速上升，最后减速停止。

加速阶段：假设加速度为a1，时间为t1，位移为s1，则有：

\( s_1 = \frac{1}{2} a_1 t_1^2 \)

匀速阶段：假设速度为v，时间为t2，位移为s2，则有：

\( s_2 = v t_2 \)

减速阶段：假设加速度为a2，时间为t3，位移为s3，则有：

\( s_3 = v t_3 - \frac{1}{2} a_2 t_3^2 \)

总位移为：

\( s = s_1 + s_2 + s_3 \)

根据题目给出的数据，可以求得总位移为50米。

10. 斜面体对地面的压力

斜面体B固定在地面上，质量为M，倾角为α。物体A质量为m，沿斜面向上滑动。

斜面体对地面的压力由两部分组成：一是斜面体自身的重力Mg，二是物体A对斜面体的压力。

物体A沿斜面向上滑动时，对斜面体的压力为：

\( N_A = mg \cos \alpha \)

斜面体对地面的压力为：

\( F_N = Mg + N_A \cos \alpha = Mg + mg \cos^2 \alpha \)

通过上述解析，我们可以更深入地理解超重和失重现象的本质。超重和失重并不是重力的变化，而是物体所受合力的变化。在实际应用中，我们可以通过观察物体的运动状态来判断其是否处于超重或失重状态。例如，在电梯中，当电梯加速上升时，人会感到“超重”，而当电梯加速下降时，人会感到“失重”。

这些现象不仅有助于我们理解物理原理，还可以帮助我们在日常生活中更好地解释一些常见的物理现象。