超重和失重 专项练 -2025届高考物理一轮复习备考

超重和失重 一、单选题 1．升降机运送重物，若以向上为正方向，通过传感器获得重物运动的图像，如图所示。由此可推断出（　　）    A．前内重物先向上运动后再向下运动 B．前内重物的位移先增大后减小 C．前10s内重物处于超重状态 D．第10s末至第20s末重物处于失重状态 2．如图所示，小球从距地面高度的A点由静止释放，经地面第一次反弹，竖直上升至最高点B，B点距地面高度，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球在B点处于静止状态 B．小球下降过程处于失重，上升过程处于超重 C．小球与地面作用过程速度变化量的大小为1m/s D．小球下降过程的平均速度大小大于上升过程的平均速度大小 3．如图所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，在这两个过程中，下列说法正确的是（　　）    A．加速下降过程处于超重状态 B．加速下降过程处于失重状态 C．减速下降过程处于失重状态 D．减速下降过程处于平衡状态 4．建筑工地上，工人在桶中盛满尚未凝固的混凝土，然后将桶抛向墙头上的同伴。桶在空中缓慢翻转但混凝土却并不从桶口流出。关于这一现象，下列分析正确的是（　　）    A．由于混凝土有粘性，粘在桶的内壁上 B．混凝土受到桶底的弹力与其重力平衡 C．混凝土和桶具有相同的加速度 D．混凝土具有向上的惯性，处于超重状态 5．“天问一号”的着陆器搭载“祝融号”火星车着陆火星，它们着陆前的最后一段运动可视为竖直方向减速运动。在该过程中（　　） A．“祝融号”与着陆器都处于超重状态 B．“祝融号”与着陆器都处于失重状态 C．“祝融号”对着陆器的作用力大于着陆器对“祝融号”的作用力 D．“祝融号”对着陆器的作用力小于着陆器对“祝融号”的作用力 6．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，还可以得到的信息是（　　） A．1s时人处在下蹲的最低点 B．下蹲过程中人处于先失重后超重的状态 C．2s时人仍处于下蹲的运动过程 D．4s内该同学完成了2次下蹲－起立的动作 7．升降机地板上放一木箱，重力为。当它对地板的压力时，升降机可能做的运动是（    ） A．加速下降 B．静止 C．匀速下降 D．匀速上升 8．2023年亚运会在杭州举行。有关运动项目的描述，下列说法正确的是（　　） A．甲图中跳水运动员在空中运动到最高点时加速度为零 B．乙图中研究羽毛球运动员击球动作时，运动员可视为质点 C．丙图中撑杆跳运动员在撑杆起跳上升过程中，运动员始终处于超重状态 D．丁图中跨栏运动员在100米跨栏比赛中获得第一名，该运动员全程平均速度最大 9．一人乘坐电梯从高层下降到地面，电梯启动和制动过程加速度大小相等，电梯从启动开始到运动至地面过程中，人的速度大小为v，人受到电梯底板的支持力大小为F，其中v随x的变化图像中曲线为抛物线，两者大小随位移x或时间t的变化图像正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   10．在蹦床运动过程中，用力传感器测出弹簧床对运动员的弹力F，下图是绘制的F随时间t的变化图像，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　） A．运动员的质量为40kg B．运动员在3.6s~4.8s内处于超重状态 C．运动员的最大加速度大小为50m/s2 D．运动员离开蹦床上升的最大高度为3.2m 11．在某次无人机操控比赛中，一名选手操纵无人机沿竖直方向运动，无人机的图像如图所示，取竖直向上为正方向，对无人机的运动过程，下列说法正确的是（　　） A．0~0.5s内的加速度大于0.5s~1.0s内的加速度 B．0.5s~1.0s内的加速度方向发生变化 C．0.5s时距离地面的高度最大 D．1.5s~2.0s内无人机处于超重状态 12．2022年10月12日，神舟十四号乘务组的三位老师给全国的中小学生进行了第三次太空授课，展示了在完全失重状态下神奇的实验现象。如图为航天员老师在空间站内进行毛细现象演示的实验。航天员老师将3根粗细不同的玻璃管插入到水中，水在液体表面张力的作用下，会快慢不同地充满整根玻璃管，已知水在不同玻璃管内的表面张力大小与玻璃管的半径成正比，即，关于水在玻璃管中的运动，下列说法正确的是（　　） A．水沿玻璃管做匀加速运动 B．水沿玻璃管先做匀加速运动后做匀速运动 C．在粗细不同的玻璃管中的相同高度处，粗管中水的加速度小于细管中水的加速度 D．在粗细不同的玻璃管中的相同高度处，粗管中水的加速度大于细管中水的加速度 二、多选题 13．一个内壁光滑的正方体木箱内装一个球状物，球的直径略小于正方体的内侧边长，设球对正方体上侧压力为，对下侧压力为，对左侧压力为，对右侧压力为，如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．如不计空气阻力，将物体竖直上抛，上升过程中有：， B．如不计空气阻力，将物体水平向右平抛，运动过程中有：， C．如空气阻力不能忽略，将物体竖直上抛，上升过程中有：， D．如空气阻力不能忽略，将物体自由落下，下落过程中有：， 14．如图所示为跳伞者在下降过程中速度v随时间t变化的示意图。根据示意图，判定下列说法正确的是（　　） A．0~t1之间速度越大，空气阻力越小 B．0~t1之间速度越大，空气阻力越大 C．t1~t2之间跳伞者处于超重状态 D．t1~t2之间跳伞者处于失重状态 15．智能手机安装适当的软件后，可随时测量手机的加速度大小。某同学手持这样一部手机，站在水平地面上，完成一次下蹲后又起立的运动，得到其加速度随时间的变化关系如图所示。设竖直向上为正方向，下列关于该同学的说法正确的是（　　）    A．由a到c的过程中处于失重状态 B．c点时重心最低 C．e点时处于起立过程且速度最大 D．由e到f的过程中地面对其支持力小于重力 16．测体重时，电子秤的示数会不断变化，电子秤的示数始终与它受到的压力大小成正比，最后才稳定。某同学想探究不同情境下电子秤示数的变化情况。已知该同学的质量为，重力加速度大小取。下列情境中关于电子秤示数说法正确的是（　　） A．该同学在电子秤上下蹲的过程中，电子秤的示数先增大后减小 B．该同学在电子秤上下蹲的过程中，电子秤的示数先减小后增大 C．在减速下降的电梯中，人站在电子秤上时电子秤示数小于真实体重 D．在以的加速度匀加速上升的电梯中，人站在电子秤上时电子秤示数为 三、实验题 17．学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为。 (1)电梯静止时测力计示数如图所示，读数为 N（结果保留1位小数）； (2)电梯上行时，一段时间内测力计的示数为，则此段时间内物体处于 （填“超重”或“失重”）状态，电梯加速度大小为 （结果保留1位小数）。 18．某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个竖直加速度测量仪。取竖直向下为正方向，重力加速度。实验过程如下： （1）将弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺； （2）不挂钢球时，弹簀下端指针位于直尺2cm刻度处； （3）将下端悬挂质量为50g的钢球，静止时指针位于直尺4cm刻度处，则该弹簧的劲度系数为 N/m； （4）计算出直尺不同刻度对应的加速度，并标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度，各刻度对应加速度的值是 （选填“均匀”或“不均匀”）的； （5）如图所示，弹簧下端指针位置的加速度示数应为 （结果保留两位有效数字）。此时物体处于 （选填“超重”或“失重”）状态。 四、解答题 19．如图所示为一种巨型娱乐器械，可以使人体验超重和失重状态。一个可乘坐二十多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。已知座舱开始下落的高度是，当落到离地面的位置时开始制动，座舱做匀减速运动。若座舱中某人的质量为。不计空气阻力。求： （1）座舱运动的最大速度； （2）座舱运动的总时间； （3）当落到离地面的位置时，座舱对人的作用力。 20．某司机驾驶小汽车以速度v0途经十字路口时，松开油门，小汽车在滚动摩擦作用下沿直线匀减速行驶，后又发现红灯倒计时所剩时间不多，于是狠踩刹车，车轮抱死（不转），小汽车在滑动摩擦作用下沿直线继续匀减速直至停止。已知轮胎与地面间的滑动摩擦因数为μ=0.6，小汽车滑动阶段的速度随时间变化的图象如图所示。滚动摩擦减速过程的位移与滑动摩擦减速过程的位移之比为5∶2，且两段减速过程耗时相同，滑动阶段小汽车的某个车轮在地面留下的滑痕长为3m。 (1)求刚开始踩刹车时小汽车的速度大小； (2)设小汽车滚动摩擦减速阶段的摩擦力与压力之比为λ，求λ。 21．潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，潜艇如同汽车掉下悬崖，称之为“掉深”，曾有一些潜艇因此沉没。某潜艇总质量为，在高密度海水区域水下沿水平方向缓慢潜航，如图所示。当该潜艇驶入海水低密度区域时，浮力突然降为；后，潜艇官兵迅速对潜艇减重（排水），此后潜艇以大小为的加速度匀减速下沉，速度减为零后开始上浮。取重力加速度为，不计潜艇加重和减重的时间和水的粘滞阻力。求 （1）潜艇“掉深”而下沉达到的最大深度（自海平面算起）； （2）对潜艇减重排出多少的水，此后潜艇以大小为的加速度匀减速下沉。 参考答案： 1．C AB．由图可知前内，重物的速度一直为正值，重物一直向上运动，位移一直增大，故AB错误； C．图象的斜率表示加速度，前10s内图象的斜率为正值，重物有向上的加速度，重物处于超重状态，故C正确； D．第10s末至第20s末，图象的斜率为零，重物的加速度为零，物体处于受力平衡状态，故D错误。 2．D A．小球在B点处受到重力，合力不为零，所以小球在B点不能处于静止状态，故A错误； B．小球下降过程做自由落体运动 得处于完全失重状态，上升过程加速度方向为竖直向下，也是失重状态，故B错误； CD．小球从距地面高度的A点由静止释放，做自由落体运动，到地面速度为 解得 竖直上升至最高点B，B点距地面高度，小球做匀减速直线运动，从地面反弹的速度为 解得 速度变化量的大小为 解得 小球下降过程的平均速度大小为 上升过程的平均速度大小为 得小球下降过程的平均速度大小大于上升过程的平均速度大小，故C错误，D正确。 3．B ABC．当物体具有向上的加速度时，物即体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体所受重力的现象叫做超重；当物体具有向下的加速度时，即物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）小于物体所受重力的现象叫做失重；所以加速下降过程，加速度向下，属于失重，减速下降过程，加速度向上，属于超重；故AC错误，B正确 D． 平衡状态即物体受力平衡，处于匀速直线运动或者静止的状态称为平衡状态，减速下降过程加速度向上，受到的合力向上，不是平衡状态，故D错误。 4．C 混凝土和桶向上抛出，不考虑空气阻力，系统只受重力，处于完全失重状态，加速度为自由落体加速度，之间无弹力，混凝土不会从桶口流出。 5．A AB．着陆前的最后一段运动可视为竖直方向减速运动，故加速度方向竖直向上，“祝融号”与着陆器都处于超重状态，故A正确，B错误； CD．“祝融号”对着陆器的作用力与着陆器对“祝融号”的作用力大小相等，为相互作用力，故CD错误。 6．B 人在下蹲的过程中，先向下加速运动，此时加速度的方向向下，故人处于失重状态，最后人处于静止状态，所以后半段人向下做减速运动，加速度的方向向上，此过程人处于超重状态，结合图像可以看出，1s时人处在下蹲的过程当中，2s时人下蹲过程结束，2s之后进行的是起立动作，故4s内该同学完成了1次下蹲－起立的动作。 7．A 当它对地板的压力 木箱处于失重状态。可能加速下降，或减速上升。 A．加速下降，木箱处于失重状态。故A正确； B C D．静止，匀速下降，匀速上升，木箱对地板的压力等于重力大小。故BCD错误。 8．D A．甲图中跳水运动员在空中运动到最高点时加速度不为零，等于重力加速度，故A错误； B．乙图中研究羽毛球运动员击球动作时，运动员形状不可忽略，运动员不可视为质点，故B错误； C．丙图中撑杆跳运动员在撑杆起跳上升过程中，当弹力小于重力，合力向下，运动员处于失重状态，故C错误； D．丁图中跨栏运动员在100米跨栏比赛中获得第一名，位移相同，时间最短，该运动员全程平均速度最大，故D正确。 9．A AB．电梯从高层运动到地面过程中，电梯启动和制动加速度大小相同，即电梯先向下做匀加速运动，再做匀速运动，最后做匀减速运动，匀加速阶段，根据 匀减速阶段，有 x和v是二次函数关系，是开口向左和向右的一段抛物线，选项A正确，B错误； D．人第一阶段是失重，最后阶段为超重，D错误； C．由于启动和制动的加速度大小相同，则第一阶段减小的支持力和最后阶段增加的支持力大小相同，C图像中支持力变化量不同，C错误。 10．D A．由题可知 所以 故A错误； B．由图可知，运动员在3.6s~4.2s内弹力大于重力，加速度方向向上，运动员处于超重状态，在4.2s~4.8s内弹力小于重力，加速度方向向下，处于失重状态，故B错误； C．当运动员处于最低点时，加速度最大，根据牛顿第二定律可得 故C错误； D．由图可知，运动员离开蹦床在空中运动的时间为 所以运动员离开蹦床上升的最大高度为 11．D A．0~0.5s图像的斜率小于0.5s~1.0s，则0~0.5s的加速度小于0.5s~1.0s的加速度，故A错误； B．0.5s~1.0s内无人机的速度方向发生变化，加速度方向不变，故B错误； C．计时开始后，无人机的速度第一次为零时，距离地面高度最大，故C错误； D．无人机在1.5s~2.0s加速度的方向竖直向上，处于超重状态，故D正确。 12．C A．设管中水的高度为h，则水的质量 由于张力为 且水处于完全失重，故 故随着水的上升，h增大，那么a减小，A错误； B．由A分析可得，水沿玻璃管做加速度减小的加速运动，不是匀加后匀速，B错误； CD．由可知，当h相同时，r越小a越大，r越大a越小，故在粗细不同的玻璃管中的相同高度处，粗管中水的加速度小于细管中水的加速度（相同高度处），C正确，D错误。 13．CD A．如不计空气阻力，将物体竖直上抛，物体的加速度为g，处于完全失重状态，故四个压力均为零，故A错误； B．如不计空气阻力，将物体竖直上抛向右平抛，物体的加速度为g，处于完全失重状态，故四个压力均为零，故B错误； C．如空气阻力不能忽略，将物体竖直上抛，上升过程中，整体受重力和向下的空气阻力，加速度大于g；假设球不受弹力，加速度为g，球会相对木箱向上运动，故实际情况是球与木箱上侧有挤压，故，，故C正确； D．如空气阻力不能忽略，将物体自由落下，整体受重力和向上的空气阻力，加速度小于g；假设球不受弹力，加速度为g，球会相对木箱向下运动，故实际情况是球与木箱下侧有挤压，故，，故D正确。 14．BC A．B．0~t1图像斜率变小，加速度变小，由 则空气阻力变大，故A错误，B正确； C．D．t1~t2减速下降，加速度向上，处于超重状态，故C正确，D错误。 15．ACD A．由a到c的过程中加速度为负，即向下，所以处于失重，故A正确； B．c点时该同学的加速度为0，c点后该手机处于超重状态，从而说明c点时还未到最低点，故B错误； C．e点之前该同学为超重状态，之后为失重状态，所以e点时处于起立过程且速度最大处，故C正确； D．由e到f的过程处于失重状态，地面对其支持力小于重力，故D正确。 16．BD AB．当同学在电子秤上下蹲时，人体重心下移，先加速下降，加速度向下，此时同学处于失重状态，同学对电子秤的压力小于自身重力；然后减速下降，加速度向上，此时同学处于超重状态，同学对电子秤的压力大于自身重力，所以电子秤的示数先减小后增大，故A错误，B正确； C．当电梯减速下降时，加速度竖直向上，该同学处于超重状态，电子秤对同学的支持力大于同学的重力，根据作用力与反作用力大小相等可知，测量值会大于真实体重，故C错误； D．把电子秤放在电梯里，当电梯以加速度加速上升时，设支持力为，由牛顿第二定律可得 解得 因为同学对秤的压力与秤对同学的支持力为一对作用力和反作用力，大小相等，则电子秤示数为 故D正确。 17．(1)5.0 (2) 失重 1.0 （1）由图可知弹簧测力计的分度值为0.5N，则读数为5.0N。 （2）[1]电梯上行时，一段时间内测力计的示数为，小于物体的重力可知此段时间内物体处于失重状态； [2]根据 根据牛顿第二定律 代入数据联立解得电梯加速度大小 18． 25 均匀 5.5 失重 （3）[1]由题意可得，弹簧此时的弹力大小等于小球的重力大小，即 此时弹簧的伸长量为 则由可得，弹簧的劲度系数为 （4）[2]由题意及牛顿第二定律可得 由上述分析可知加速度与弹簧形变量成线性关系，故各刻度的对应的加速度是均匀的。 （5）[3][4]由图可知，此时指针指在2.90cm处，此时的形变量为 带入数据计算可得加速度为 加速度方向向下，此时物体处于失重状态。 19．（1）；（2）；（3）0 （1）座舱自由下落的高度为 由自由落体运动规律，设最大速度为v，有 得 （2）由自由落体运动规律 得自由下落阶段时间 设减速阶段加速度大小为a，有 解得 则减速阶段时间为 运动总时间 （3）离地时，还处于自由下落阶段，人处于完全失重状态，人对座舱的压力为0。 20．(1)6m/s；(2)0.3 (1)设刚开始踩刹车时小汽车的速度大小为v，位移大小为x2=3m，由动能定理有 解得 v=6m/s   另法：设刚开始踩刹车时小汽车的速度大小为v，加速度大小为a2，位移大小为x2，有    解得 v=6m/s    (2)设小汽车滚动摩擦阶段的摩擦力为f滚动，位移为x1，时间为t1，有 两过程耗时相同，有 设滚动阶段的初速度为v0，加速度大小为a1，有： 由牛顿第二定律有    根据题意有    联立可得 21．（1）500m；（2） (1)由牛顿第二定律，潜艇刚掉阱时的加速度为 解得 掉深时，潜艇下落的高度为 此时潜艇速度为 潜艇减重后以的加速度匀减速下沉，直到速度为0，潜艇下落的高度为 潜艇“掉深”达到的最大深度 (2)潜艇减重后以的加速度匀减速下沉过程中，由牛顿第二定律 解得 “掉深”过程中排出水的质量 学科网（北京）股份有限公司 $$