第5章 第5节 超重与失重-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理必修1同步课件 (鲁科版)

物理 必修第一册 LK 1 5 第5节 超重与失重 刷基础 2 1.[天津2024高一上期末] （多选）很多地下车位设计了双层停车位，如图所示的一辆车正在从一 层车位被运送至二层车位，在运送过程中，该车经历了先向上加速，然后匀速上升，最后向上减 速到零的过程.下列说法正确的是( ) CD A.该车在向上加速的过程中处于失重状态 B.该车在匀速上升过程处于完全失重状态 C.该车在向上减速过程中处于失重状态 D.该车在整个过程中所受重力始终不变 题型1 对超重、失重的理解 3 解析 该车向上加速过程中,加速度向上,处于超重状态,故A错误；该车匀速上升过程中处于平衡状 态,故B错误；该车向上减速过程中,加速度向下,处于失重状态,故C正确；该车在整个过程中所受重 力始终不变,故D正确. 题型1 对超重、失重的理解 4 2.[广东肇庆2024高一上期末] 2023年10月26日，“神舟十七号”载人飞船发射任务取得圆满成 功，并与空间站成功对接.下列说法正确的是( ) A A.火箭在竖直方向加速上升的过程中，航天员处于超重状态 B.若火箭竖直上升的加速度逐渐减小，则喷出的热气流对火箭的作用力小于火箭的重力 C.若火箭竖直上升的加速度逐渐减小，则航天员对座椅的压力小于自身重力 D.空间站绕地球运行时，航天员处于完全失重状态，航天员的重力消失了 题型1 对超重、失重的理解 5 解析 火箭加速上升的过程中,航天员处于超重状态,A正确；火箭竖直上升的加速度逐渐减小,但加 速度方向仍竖直向上,火箭喷出的热气流对火箭的作用力大于火箭的重力,航天员对座椅的压力大 于自身重力,B、C错误；空间站绕地球运行时,航天员处于完全失重状态,但航天员仍受重力,D错误. 题型1 对超重、失重的理解 6 3.[四川成都蓉城名校联盟2024高一上联考] 如图所示，体重为 的小明在乘坐电梯时，手里 拿着一个由轻质弹性细绳和质量为 的小球构成的玩具，此时他发现轻质弹性细绳的伸长量 为电梯静止时的，重力加速度大小取 .下列说法正确的是( ) D A.小明处于超重状态 B.小明对电梯地板的压力大小为 C.电梯可能加速下降，加速度大小为 D.电梯可能减速上升，加速度大小为 题型2 超重和失重的计算 7 解析 电梯静止不动时,小球受力平衡,有 ,电梯运行时,轻质弹性细绳的伸长量比电梯静止 时小,说明弹力变小了,由牛顿第二定律有,解得加速度大小为 ,方 向竖直向下,所以电梯可能加速下降或减速上升,小明处于失重状态,A、C错误,D正确；对小明和玩 具构成的系统进行受力分析,由牛顿第二定律有 ,电梯地板对小明的支持力大小为 ,由牛顿第三定律可知,小明对电梯地板的压力大小 为 ,B错误. 题型2 超重和失重的计算 8 方法总结解答超重、失重问题时,重力的大小和方向是不变化的,变化的只是物体所受的拉力或支持力. 题型2 超重和失重的计算 9 4.如图所示，质量分别为、的、 两个小物块叠放在一起，从水平地面上以相同的初速度 竖直上抛，它们受到的空气阻力大小均恒为 ，下列说法正确的是( ) D A.在上升过程中的加速度小于 的加速度 B.上升的最大高度小于 上升的最大高度 C.在下降过程中与间的弹力大小为 D.下降过程所用的时间小于 下降过程所用的时间 题型2 超重和失重的计算 10 解析 上升过程中,假设A、B之间无作用力,对A有,对B有 ,解 得,, ,可知假设不成立,A、B一起上升,加速度相同,上升的最大高度 相同,A、B错误.下降过程中,假设A、B之间无作用力,对A有 ,对B有 ,解得,, ，可知假设成立,A、B下降高度相同, 根据运动学公式 可知,B下降过程中所用时间小于A下降过程所用时间,C错误,D正确. 题型2 超重和失重的计算 11 5.[重庆八中2024高一上期末] （多选）如图所示是某同学站在压力传感器上 做“下蹲—起立”的动作时记录的压力随时间变化的图线 . 由图可知，该同学( ) BD A.所受重力约为 B. 内做了一次“下蹲—起立”的动作 C. 内做了两次“下蹲—起立”的动作 D.“下蹲—起立”过程的最大加速度约为 题型3 超重和失重的图像问题 12 解析 由题图可知,该同学所受重力约为 ,故A错误；人做下蹲动作有失重和超重两个过程,先 是加速下降,处于失重状态,到达最大速度后再减速下降,处于超重状态,先失重再超重；起立动作中 先超重再失重,结合题图可知,该同学 内做了一次“下蹲—起立”的动作,故B正确,C错误；由题 图可知该同学在下蹲的过程中对压力传感器的最小压力约为 ,所以该同学的最大加速度 ,故D正确. 题型3 超重和失重的图像问题 13 6.“神舟十六号”宇宙飞船的返回舱在重返大气层时，速度可达几千米每秒，为保证返回舱安全 着陆，在即将落地时要利用制动火箭使返回舱减速到某一安全值，在这段时间内( ) D A.返回舱处于失重状态 B.返回舱处于平衡状态 C.航天员的重力变小 D.航天员的重力小于返回舱对他的支持力 易错点 不理解超重和失重的本质，错误地认为完全失重就是指物体不再受重力 14 解析 返回舱在即将落地时,要利用制动火箭使返回舱减速到某一安全值,由此可知,此时的返回舱 具有向上的加速度,处于超重状态,故A、B错误；无论处于超重状态还是失重状态,航天员受到的重 力是不变的,故C错误；返回舱处于超重状态,里面的航天员也一样处于超重状态,故返回舱对航天 员的支持力大于航天员受到的重力,故D正确. 易错点 不理解超重和失重的本质，错误地认为完全失重就是指物体不再受重力 15 易错分析 超重的本质是物体具有向上的加速度,失重的本质是物体具有向下的加速度,不是物体受 到的重力增大或者减小.完全失重时物体不再对与它接触的其他物体产生弹力的作用,不是物体不 受重力. 易错点 不理解超重和失重的本质，错误地认为完全失重就是指物体不再受重力 16 5 第5节 超重与失重 刷提升 17 1.[河南邓州一中2024高一上期末] （多选）原来做匀速运动的升降机内有一被伸长弹簧拉住的具 有一定质量的物体静止在底板上，如图所示，现发现 突然被弹簧拉向右方.由此可判断，此时 升降机做的运动可能是( ) BC A.加速上升 B.减速上升 C.加速下降 D.减速下降 18 解析 当升降机匀速运动时,底板对物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡,且该静摩擦力小于或等于最 大静摩擦力.当升降机有向下的加速度时,物体对底板的正压力必然会减小,物体受到的静摩擦力也 就减小,而弹簧的弹力又未改变,故只有在这种情况下A才可能被拉向右方.四个选项中B、C两种情 况升降机的加速度是向下的,故B、C正确. 19 2.[福建厦门双十中学2024高一上月考] 如图所示，质量为的物体 经跨过定滑 轮的轻绳与质量为的箱子相连，箱子底板上放一质量为的物体 .不 计一切阻力，取.在箱子 下落的过程中，下列说法正确的是( ) B A.轻绳对物体的拉力大小为 B.物体处于失重状态，对箱子的压力大小为 C.箱子处于失重状态，加速度大小为 D.物体处于失重状态，加速度大小为 20 解析 以A、B、C整体为研究对象,由牛顿第二定律得 ,代入 数据解得,因A的加速度向上,A处于超重状态,对A,有 ,解得轻绳拉力 ,故A、C、D错误；B、C的加速度向下,故B、C处于失重状态,对C有 ,可 得,由牛顿第三定律可知,物体C对箱子B的压力大小为 ,B正确. 21 3.[山东名校考试联盟2024高一上联考] 如图所示，两弹簧分别固定在箱子的上下 底面，两弹簧间有一可看作质点的小球，静止时小球与箱子侧面的 点等高.当箱 子在竖直方向上运动时，下列说法正确的是( ) C A.若小球与 点等高，则小球处于超重状态 B.若小球与 点等高，则小球处于失重状态 C.若小球与 点等高，则小球一定匀速运动 D.小球的加速度大小不可能大于重力加速度 22 解析 若小球与 点等高,对小球受力分析可知小球受到的合力方向竖直向下,根据牛顿第二定律, 小球的加速度方向与合力方向相同,因此加速度的方向竖直向下,小球处于失重状态,故A错误；同 理,若小球与 点等高,则小球受到的合力方向竖直向上,加速度的方向竖直向上,小球处于超重状态, 故B错误；根据牛顿第一定律,当小球所受合力为零时,保持静止或者匀速直线运动状态,静止时小 球与箱子侧面的 点等高,说明此时小球受到的合力为零,当箱子在竖直方向运动时,小球随箱子一 起运动,若小球与 点等高,小球一定匀速运动,故C正确；当两弹簧的合力不为零,并且方向跟小球 重力相同时,小球受到的合力大于重力,根据牛顿第二定律,小球的加速度大小大于重力加速度 ,故 D错误. 23 4.[福建莆田二中2024高一上段考] （多选）某人在地面上用重力计称 得其所受重力为，他将重力计移至电梯内称量，0至 时间段内， 重力计的示数如图所示.若取竖直向上为正方向，则电梯运行的 图 像和 图像可能正确的是( ) AC A. B. C. D. 24 解析 由题图可知,在 时间内,人的视重小于重力,处于失重状态,则加速度方向向下,大小不变, 可知电梯向上做匀减速运动或向下做匀加速运动；在 时间内,视重恰好等于重力,处于平衡状 态,加速度为零；电梯向上或向下做匀速运动,在 时间内,视重大于重力,处于超重状态,加速度 方向向上,大小不变,电梯向上做匀加速运动或向下做匀减速运动,若取竖直向上为正方向,可知电梯 运行的图像可能正确的是A, 图像可能正确的是C. 25 5.[山东菏泽一中2024高一上月考] 现在很多智能手机都有加速度传感器，能通过图像显示加速度 情况，用手掌托着智能手机，打开加速度传感器，把手机向上抛出，然后又在抛出点接住手机， 得到如图所示的加速度随时间变化的图像，图中，， ， ，取重力加速度 ，由此可判断出( ) D A.时刻手机的速度最大 B. 时刻手机离开手掌 C.时刻手机处于超重状态 D.手机离开手掌后上升的最大高度为 26 解析 时刻,手机的加速度最大,方向向上,与速度方向相同,手机向上加速,则速度不是最大,故A错 误；时刻,手机的加速度为零,则手机所受的合力为零,不可能离开手掌,故B错误； 时刻,手机的 加速度方向向下,处于失重状态,故C错误；手机在 时离开手掌,做竖直上抛运动, 时被接住,则手机离开手掌后上升的最大高度 ,故D正确. 27 6.[江苏南京六校联合体2024高一上联考] 乘坐“空中缆车”饱览大自然的美 景是旅游者绝妙的选择.如图是某缆车沿着坡度为 的山坡以加速度 下行的 示意图.若在缆车中放一个与山坡表面平行的粗糙斜面，斜面上放一个质量为 的小物块，小物块相对斜面静止（设缆车始终保持竖直状态）.重力加速度为 ， 则下列说法正确的是( ) B A.小物块与斜面整体处于超重状态 B.当时，小物块所受摩擦力的大小为 C.当时，小物块所受摩擦力的大小为 D.若缆车加速度增大，则小物块受到的摩擦力和支持力都可能减小 28 解析 缆车有平行山坡向下的加速度,将小物块与斜面看成一个整体,有向下的加速度分量,处于失 重状态,故A错误；假设物块与斜面间摩擦力沿斜面向上,对物块,有 ,解得 ,当,时,可知的方向沿斜面向下,大小为,当时 ,故B正 确,C错误；对物块,有, ,若缆车加速度增大,小物块受到的摩 擦力可能减小,可能不变,还可能增大,支持力不变,故D错误. 29 7.[北京东城区2024高一上期末] 为了测量某住宅大楼每层的平均高度（层高）及电梯的运行情况， 甲、乙两位同学在该大楼电梯内用电子体重计及停表进行了以下实验：质量 的甲同学 站在体重计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中体重计示数随时间变化的情况，并作 出了如图所示的图像.已知时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层. 取 . 30 （1）画出电梯启动过程甲同学的受力分析图，并求出启动时电梯的加速度大小； [答案] 见解析; 图1 解析 电梯启动时,甲同学的受力分析图如图1所示, 启动时,由牛顿第三定律有 , 甲同学所受的重力 , 由牛顿第二定律有 , 故 . 31 （2）画出电梯在 时间内的速度—时间图像； [答案] 见解析 解析 在内,电梯处于静止状态；在内,电梯做初速度为0的匀加速直线运动, 末电 梯的速度为 , 在内,电梯做速度为的匀速直线运动；在 内,电梯做匀减速直线运动, 时,速度减为0, 电梯在内的 图像如图2所示. 图2 32 （3）求该大楼的层高. [答案] 解析 楼层总高度 , 故层高 . 33 8.如图所示，将金属块 用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱子中，在箱子的上顶板和下底板装有 压力传感器，箱子可以沿竖直轨道运动.当箱子以 的加速度竖直向上做匀减速运动时， 上顶板的压力传感器显示的压力为，下底板的压力传感器显示的压力为. 34 （1）求金属块的质量 ； [答案] 解析 由题意可知,金属块所受竖直向下的压力大小等于上顶板压力传感器示数（设为 ）,金属块 所受竖直向上的弹力大小等于下底板压力传感器示数（设为 ）, 当（竖直向下）、、 时, 对金属块有 , 代入数据解得 . 35 （2）若上顶板的压力传感器的示数是下底板的压力传感器示数的一半，试判断箱子的运动情况； [答案] 静止或做匀速直线运动 解析 若上顶板的压力传感器示数为下底板的压力传感器示数的一半,因为弹簧形变量没有改变,所 以下底板压力传感器示数不变,即,,根据牛顿第二定律得 , 代入数据解得 ,可知箱子静止或做匀速直线运动. （3）要使上顶板的压力传感器的示数为零，箱子沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？ [答案] 向上加速运动或向下减速运动,加速度大小为 解析 上顶板压力传感器示数恰好为零（即上底板与金属块接触但不挤压）时,下底板压力传感器 示数仍然不变,有 ,方向向上；故要使上顶板压力传感器的示数为零,则箱子 沿竖直方向向上加速运动或向下减速运动,加速度大小为 . 36 思路导引 信息提取：（1）金属块所受竖直向下的压力大小即为上顶板压力传感器示数,金属块 所受竖直向上的弹力大小即为下底板压力传感器示数；（2）若上顶板的压力传感器示数是下底 板的压力传感器示数的一半,此时弹簧形变量没有改变,所以下底板的压力传感器示数不变. 37 9.[广东广州2024高一上期末] （多选）同学们到某科技馆参观，看到了一个有 趣的科学实验：如图所示，一辆小火车在平直轨道上匀速行驶，当火车将要从“ ”形框架的下方通过时，突然从火车顶部的小孔中向上弹出一小球，该小球 越过框架后，又与通过框架的火车相遇，并恰好落回原来的孔中.下列说法中正 确的是( ) BD A.小球上升过程中处于超重状态 B.小球下落过程中处于失重状态 C.小球能落回小孔是因为小球在空中运动的过程中受到水平向前的力 D.小球能落回小孔是因为小球在水平方向保持与火车相同的速度 38 解析 小球在空中运动时,加速度方向始终向下,因此一直处于失重状态,故A错误,B正确；小球能落 回小孔是因为小球具有惯性,在水平方向保持与火车相同的速度,故C错误,D正确. 39 $$