第19讲：超重和失重【6大题型】-2024-2025学年高一物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破系列(人教版（2019）必修第一册)

第19讲：超重和失重 【考点归纳】 · 考点01：超重和失重的概念 · 考点02：电梯中的超失重问题 · 考点03：完全失重问题 · 考点04：根据超失重问题判断物体运动状态 · 考点05：与F-t图像问题 · 考点06：超重、失重的有关计算 【知识归纳】 知识点一、超重和失重、完全失重、实重和视重 1．超重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有向上的加速度． 2．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有向下的加速度． 3．完全失重 (1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象称为完全失重现象． (2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下． 4．实重和视重 (1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关． (2)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力．此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重． 知识点二：．超重、失重的比较 特征 状态 加速度 视重(F)与 重力的关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速 直线运动 超重 竖直向上 或有竖直 向上分量 由F－mg ＝ma得 F＝m(g＋a)>mg 向上加速 或向下减速 失重 竖直向下 或有竖直 向下分量 由mg－F ＝ma得 F＝m(g－a)<mg 向下加速或 向上减速 完全 失重 a＝g F＝0 自由落体 运动、抛 体运动 知识点三．判断超重和失重的方法 (1)从受力的角度判断 当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态． (2)从加速度的角度判断 当物体具有向上的(分)加速度时，物体处于超重状态；具有向下的(分)加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态． 【题型归纳】 题型一：超重和失重的概念 1．（23-24高一上·山西长治·期末）2023年10月31日神舟十六号载人飞船返回舱成功着陆，如图所示为返回舱着陆瞬间的照片。已知打开减速伞后返回舱减速下降一段距离，则在此段过程中（　　） A．伞绳对返回舱的拉力小于返回舱对伞绳的拉力大小 B．伞绳对返回舱的拉力大于返回舱对伞绳的拉力大小 C．返回舱中宇航员处于失重状态 D．返回舱中宇航员处于超重状态 2．（23-24高一上·贵州铜仁·期末）有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，如图所示，其环形座舱套在竖直柱子上”由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是（   ） A．座舱下落的整个过程中人处于失重状态 B．座舱减速下落的过程中人处于失重状态 C．座舱自由下落的过程中人处于完全失重状态 D．座舱下落的整个过程中人处于先超重再失重状态 3．（23-24高一上·山东临沂·期末）“蹦极”作为一种高空运动，受到很多年轻人的追捧，该活动中包含了很多的物理知识。现在蹦极绳上安装一个力传感器，运动员在某次蹦极活动中，力传感器的图像如图所示，那么由图获得信息正确的是（　　） A．ab过程中是绳子逐渐伸长，人处在失重状态 B．c点人具有竖直向下的最大的加速度，处于超重状态 C．cd过程中绳子处于松弛状态，人处于超重状态 D．e点蹦极绳处于伸长状态，人处于完全失重状态 题型二：电梯中的超失重问题 4．（24-25高一上·全国）如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取10 m/s2）（　　） A．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2 B．电梯可能向上加速运动，加速度大小为4 m/s2 C．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2 D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2 5．（24-25高三上·北京顺义·阶段练习）某同学站在电梯的水平地板上，利用速度传感器研究电梯的升降过程。取竖直向上为正方向，电梯在某一段时间内速度的变化情况如图所示。根据图像提供的信息，下列说法正确的是（　　） A．在0～5s内，电梯加速上升，该同学处于失重状态 B．在5s～10s内，该同学对电梯地板的压力小于其重力 C．在10s～20s内，电梯减速上升，该同学处于失重状态 D．在20s～25s内，电梯加速下降，该同学处于超重状态 6．（23-24高一上·山东烟台·期末）跳伞运动员从高空跳下，在降落伞打开之前，空气阻力忽略不计，此时下落的加速度为a，背包对运动员的压力为F。设当地的重力加速度为，背包的质量为m，则下列正确的是（    ） A．， B．， C．， D．， 题型三：完全失重问题 7．（23-24高三上·云南曲靖）如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则（    ）    A．容器自由下落时，小孔向下漏水 B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水 C．将容器竖直向上抛出，不管是容器向上运动，还是向下运动，小孔都向下漏水 D．将容器竖直向上抛出，不管是容器向上运动，还是向下运动，小孔都不向下漏水 8．（23-24高一上·全国）如图所示，将物体A放在容器B中，以某一速度把容器B竖直上抛，不计空气阻力，运动过程中容器B的底面始终保持水平，下列说法正确的是（　　） A．在上升和下降过程中A对B的压力大小都一定等于零 B．上升过程中A对B的压力大小大于物体A受到的重力大小 C．下降过程中A对B的压力大小大于物体A受到的重力大小 D．在上升和下降过程中A对B的压力大小都等于物体A受到的重力大小 9．（24-25高三上·北京）小明乘坐竖直电梯经过1min可达顶楼，已知电梯在时由静止开始上升，取竖直向上为正方向，该电梯的加速度a随时间t的变化图像如图所示。若电梯受力简化为只受重力与绳索拉力，则（   ） A．时，电梯速度向下 B．在时间内，绳索拉力最小 C．时，绳索拉力大于电梯的重力 D．时，电梯速度恰好为零 题型四：根据超失重问题判断物体运动状态 10．（23-24高一下·广东揭阳·期末）在电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然绳子断了，由此可以判断电梯此时的运动情况是（　　） A．电梯可能是加速上升 B．电梯可能是减速上升 C．电梯可能是匀速上升 D．电梯的加速度方向一定向下 11．（23-24高一上·江苏无锡·期末）某同学站在力传感器上连续做“下蹲-站起-下蹲-站起…”的动作。截取力传感器某一时段内的采集数据如图，D点和A点对应的力值之比约4：3。下列说法中正确的是（　　） A．D点对应人正在站起，处于超重 B．D点和A点对应的人加速度之比约4：3 C．B点对应人正在站起，处于失重 D．图示的时间内该同学完成两次下蹲、起立的动作 12．（23-24高一上·江苏盐城·期末）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像，纵坐标为压力，横坐标为时间。下列说法正确的是（    ） A．从b到c的过程中，人的加速度方向向下 B．下蹲过程中人始终处于失重状态下 C．下蹲—起立过程中人最大加速度约为 D．内该同学做了2次下蹲—起立的动作 题型五：与F-t图像问题 13．（22-23高一上·湖南益阳·期末）小红和小明用体重计研究人在观光升降电梯中的超重和失重现象。在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时小红站在体重计上。在升降电梯运动过程中，小明观察到体重计的示数随时间变化的图像如图所示。已知升降电梯从时经历了三个阶段：由静止开始匀加速运动、匀速运动和匀减速运动，在时停止，。下列说法正确的是（　　） A．小红在内重力增加了，小红处于超重状态 B．升降电梯在小明观察的这段时间内向下运动 C．小红在内匀速运动的速度为 D．小红在内位移为22m 14．（22-23高一上·福建福州·期末）如图甲，在力传感器下端悬挂一钩码。某同学手持该传感器，从站立状态下蹲，再从下蹲状态起立回到站立状态，此过程中手和上身保持相对静止。下蹲过程传感器受到的拉力随时间变化情况如图乙，则起立过程传感器受到的拉力随时间变化情况可能是（　　） A． B． C． D． 15．（2020高三·全国·专题练习）图甲是莱芜一中尚清华同学站在接有力传感器的板上做下蹲、起跳动作的示意图，图中的O点表示他的重心。图乙是传感器所受压力随时间变化的图像，图像上a、b两点的纵坐标分别为900N和300N，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。根据图像分析可知（　　） A．尚清华的重力可由b点读出，为300N B．尚清华在b到c的过程中先处于超重状态再处于失重状态 C．尚清华在双脚与板不接触的过程中处于完全失重状态 D．尚清华在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度 题型六：超重、失重的有关计算 16．（22-23高一上·上海崇明·期末）电梯的厢壁上悬挂一个弹簧测力计，如图所示，弹簧测力计下悬挂0.5kg的重物。当电梯由静止起向上做匀加速直线运动时，发现电梯在2s内上升了2层楼（每层高3m），求： （1）这时弹簧测力计的示数应为多大？ （2）若某时刻发现测力计的示数为3N，通过计算说明此时电梯以多大的加速度向上做怎样的运动？ 17．（23-24高一上·全国）一名质量为60kg的工人，站在竖直向上运动着的升降机底板上。他看到升降机上挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40N，已知该重物的质量为5kg。 弹簧测力计的质量忽略不计。（g取） （1）先根据受力情况判断重物的加速度的方向，并指出重物是处于超重状态还是失重状态。，再求出重物的加速度的大小。 （2）这时该工人对升降机底板的压力是多大？ （3）如果悬挂测力计的悬线突然从A点断开，则此时重物的加速度有何变化？    18．（23-24高一上·北京东城·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t=0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层。 g 取 （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； （2）画出电梯在0~30s时间内的速度（v）-时间（t）图像； （3）求该大楼的层高。 【高分训练】 一、单选题 19．（2025·福建泉州·一模）校运会是学校教育活动中的一项重要内容，对促进学生的全面发展具有重要意义。图示为某运动员跳高时成功越杆的精彩瞬间，该运动员（　　） A．在离地后上升过程中处于失重状态 B．在最高点时处于平衡状态 C．在开始下降时处于超重状态 D．落地时地面对他的支持力大于他对地面的压力 20．（2025·江西抚州·模拟预测）利用智能手机的加速度传感器可直观显示手机的加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器后，手掌从静止开始上下运动。以竖直向上为正方向，测得手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图所示，则手机（　　） A．在时刻速度最大 B．在时刻开始减速上升 C．在时间内处于失重状态 D．在时间内受到的支持力逐渐增大 21．（24-25高三上·安徽·期中）如图甲所示，质量为m=2kg的物块挂在弹簧秤的下端，在弹簧秤的拉力作用下沿竖直方向从静止开始做直线运动。取竖直向上为正方向，物块的加速度随时间的变化关系如图乙所示，弹簧秤始终在弹性限度内，g取10m/s2.下列说法正确的是（　　） A．2s~6s内物块先超重后失重，弹簧秤的示数先增大后减小 B．0~6s内物块先超重后失重，速度变化量大小为3m/s C．0~6s内物块先失重后超重，6s时物块的速度为6m/s D．0~6s内物块先失重后超重，弹簧秤6s末的示数为24N 22．（24-25高一上·北京海淀·期中）如图所示，一个物体静止地放在水平地面上的台式弹簧秤上，下列说法正确的是（　　） A．物体对弹簧秤的压力就是物体所受的重力 B．物体对弹簧秤的压力与物体所受重力是一对平衡力 C．物体对弹簧秤的压力与弹簧秤对物体的支持力是一对平衡力 D．如果在竖直上升的电梯中，台秤读数不一定等于物体的重力 23．（24-25高三上·云南楚雄）美国NBA比赛惊险刺激，深受广大球迷的喜爱。图为比赛中一运动员三分远投经历了下蹲、蹬地、离地上升、抛投过程，一气呵成，不计空气阻力，关于运动员的一系列动作，下列说法正确的是（　　） A．运动员下蹲过程处于失重状态 B．运动员蹬地上升到离地过程中，运动员蹬地的力大于地面对运动员的支持力 C．运动员蹬地上升到离地过程中，先超重后失重 D．运动员离地后上升过程中，处于完全失重状态，不受重力作用 24．（24-25高一上·全国·单元测试）在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为500 N。若电梯运动中的某一段时间内，该同学发现体重计示数为如图所示的400 N，则在这段时间内（　　） A．该同学所受的重力变小了 B．电梯一定在竖直向下运动 C．该同学对体重计的压力小于体重计对她的支持力 D．电梯的加速度大小为2 m/s2，方向一定竖直向下 25．（24-25高二上·山西太原·开学考试）蹦床运动是一种集竞技、健身、观赏和娱乐于一体的综合性运动。某同学在练习蹦床运动时在弹性网上安装压力传感器，利用压力传感器记录了他运动过程中所受蹦床弹力F随时间t的变化图像，如图所示。不计空气阻力，取重力加速度大小。下列说法正确的是（    ） A．该同学刚开始处于静止状态，可算出其质量为45kg B．该同学在6.6s~7.4s内先处于失重状态，后一直处于超重状态 C．该同学全程的最大加速度为 D．该同学在4.6~6.6s内离开蹦床上升的最大高度为5m 26．（24-25高一上·全国·单元测试）如图所示，两物体A、B叠放在一起，靠在竖直墙面上。将它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是（不计空气阻力，重力加速度为g）（    ） A． B． C． D． 27．（24-25高一上·全国·单元测试）跳跳杆是一种深受小朋友喜爱的弹跳器。可以自由伸缩的中心弹簧，一端固定在跳杆上，另一端固定在能沿跳杆上下滑动的踏板上，人在踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧向上弹起，将人和跳跳杆带离地面。当某同学玩跳跳杆时从最高点竖直下落到最低点的过程中，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　） A．下落全过程中，该同学速度一直增大 B．下落全过程中，该同学加速度先增大后减小 C．下落全过程中，跳跳杆刚接触地面时，该同学速度最大 D．下落全过程中，弹簧形变量最大时，该同学处于超重状态 28．（2024高一上·全国·专题练习）如图甲所示，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十八号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。假设载人飞船质量约为8吨，运载火箭质量（不含载人飞船）约为480吨，点火后产生600吨的推力（相当于地面上质量为600吨的物体的重力），其简化模型如图乙所示。忽略大气阻力、火箭喷气造成的质量变化和重力加速度的变化，重力加速度g取。载人飞船和运载火箭从起飞到分离前匀加速直线上升的过程中，下列说法正确的是（　　） A．载人飞船中的航天员处于失重状态 B．加速度大小约为 C．从起飞开始，经过10s上升的高度约为160m D．载人飞船受到运载火箭的推力大小约为 二、多选题 29．（24-25高三上·陕西·期中）蹦极是一项深受年轻人喜爱的极限运动。如图所示，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳为原长时人的位置，b点是人静止悬挂时的平衡位置，c点是人所到达的最低点，不计空气阻力，人可视为质点，弹性绳质量不计且满足胡克定律，则人在第一次下降到最低点的过程，下列说法正确的是（　　） A．人经过a点时处于平衡状态 B．从P点到a点人处于失重状态 C．从a点到b点人处于失重状态 D．从b点到c点人处于失重状态 30．（24-25高一上·全国·单元测试）跳楼机是用乘坐台将乘客载至高空，然后竖直向下跌落（跌落的加速度接近g），最后将乘坐台在落地前停住的游乐设备。跳楼机通过电动机将乘坐台上质量为60kg的游客送至高空。在从地面以的加速度匀加速竖直上升的过程中，在加速上升的第10s末该游客口袋中的一颗糖果从口袋中恰好滑出（不考虑水平方向速度）。假设糖果在以后的运动过程中只受重力，重力加速度g取。下列说法正确的是（  ） A．糖果从口袋中滑出来后，处于超重状态 B．该游客在加速上升的过程中，乘坐台对他的作用力是612N C．糖果能够达到的离地最大高度是12m D．糖果在滑出口袋时的速度大小为2m/s 31．（24-25高一上·全国·期末）直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示，设投放箱子的初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比。则在箱子下落过程中，下列说法正确的是（　　） A．箱子刚从直升机上投下时，箱内物体受到的支持力最小 B．箱子接近地面时，箱内物体可能处于超重状态 C．箱子先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的加速运动 D．若下落距离足够长，箱内物体所受支持力大小有可能等于它的重力大小 32．（24-25高一上·全国）超重和失重现象在日常生活中比较常见，关于超重和失重，下列说法正确的是（    ） A．高山滑雪运动员在加速下滑过程中处于失重状态 B．柱形喷泉的水在空中运动的过程中处于超重状态 C．打开降落伞后，返回舱在减速下降的过程中处于超重状态 D．站在匀速上升的电梯上的顾客处于超重状态 33．（2024·山东潍坊·三模）如图甲是风洞示意图，风洞可以人工产生可控制的气流，用以模拟飞行器或物体周围气体的流动。在某次风洞飞行表演中，质量为50kg的表演者静卧于出风口，打开气流控制开关，表演者与风力作用的正对面积不变，所受风力大小F=0.05v2（采用国际单位制），v为风速。控制v可以改变表演者的上升高度h，其v2与h的变化规律如乙图所示。g取10m/s2。表演者上升10m的运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．打开开关瞬间，表演者的加速度大小为2m/s2 B．表演者一直处于超重状态 C．表演者上升5m时获得最大速度 D．表演者先做加速度逐渐增大的加速运动，再做加速度逐渐减小的减速运动 34．（23-24高一下·云南·阶段练习）如图所示，能垂直起降的载货电梯内放有一个物体。关于物体的说法正确的是（　　） A．电梯减速上升时，物体处于失重状态 B．电梯加速上升时，物体处于失重状态 C．电梯减速下降时，物体处于失重状态 D．电梯加速下降时，物体处于失重状态 35．（23-24高一上·山东潍坊·期末）为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上连续做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，绘制出压力随时间变化的图线如图所示，下列关于该同学受力和运动的分析正确的是（    ） A．从a到b的过程，先失重后超重 B．从a到c的过程，蹲下一次，站起一次 C．从a到c的过程，在b处的速度最大 D．从d到e过程，在做“站起”的动作 36．（23-24高一上·河南驻马店·期末）如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一金属小球从弹䈝正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧至最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力随时间的变化图像如图乙所示。则（　　） A．时刻小球速度最大 B．时刻小球速度最大 C．至时间内，小球速度先增大后减小 D．至时间内，小球处于完全失重状态 三、解答题 37．（22-23高一上·湖南株洲·期末）如图所示，质量的人站在升降机中的体重计上。重力加速度g取，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。 （1）匀速上升； （2）以的加速度加速上升； （3）以的加速度加速下降。 38．（20-21高一·全国）美国国家航空航天局（NASA）有一项面向大学生的“微重力学生飞行挑战计划”，学生以团队形式提交自己设计的微重力实验方案，获胜的队伍会受邀到约翰逊航天中心，乘坐飞机到达高空，然后飞机由静止开始下落，以模拟微重力环境。下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍。这样，可以获得持续约之久的失重状态，大学生们便在这段时间内进行关于微重力影响的实验。紧接着，飞艇又做匀减速运动。若飞艇离地面的高度不得低于，重力加速度取。试求： （1）飞艇在内下落的高度。 （2）在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力是重力的多少倍。 39．（21-22高一上·河北保定·期末）把一体重计放在竖直电梯的底板上，某同学站在体重计上，电梯启动并竖直上升，发现某段时间内，体重计的示数比电梯静止时的示数增加了，在到达目标楼层前某段时间内，又发现体重计示数比电梯静止时的示数减少了。求： (1)两次示数对应的时间段内该同学对体重计压力的大小之比； (2)两次示数对应的时间段内电梯的加速度大小之比。 40．（22-23高一上·辽宁丹东·期末）如图所示的一种巨型机动游戏设备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，由升降机送上的高处，然后让座舱自由落下。落到离地面时，制动系统启动，使座舱做匀减速运动，到达地面时刚好停下。某次游戏中，座舱中小明用手托着重的苹果。（重力加速度g取，空气阻力不计）求： （1）此过程中座舱的最大速度？ （2）此过程中座舱做匀减速运动的时间？ （3）当座舱落到离地面的位置时，手对苹果的支持力大小？当座舱落到离地面的位置时，手对苹果的支持力大小？ 41．（2020高一·全国·专题练习）在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与力的传感器相连，当电梯从静止起加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动时，传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图象如图所示。试由此图回答问题（g取10 m/s2） (1)该物体的重力是多少；电梯在超重和失重时物体的重力是否变化； (2)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大。 42．（19-20高二下·浙江·期末）如图所示，竖直矿井中的升降机可实现地下深处和地面之间的人员快速运送。某一竖直矿井的深度约为120m，升降机运行的最大速度为10m/s。某次升降机从矿井底部向地面运送工作人员，先匀加速运动到最大速度，再匀速运动，最后匀减速运动到达地面。有人恰好站在吊舱内的一台秤上，在升降机上升的过程中发现台秤的读数依次为72kg、60kg、48kg，最终升降机到达地面速度恰好为零。已知升降机吊舱和人员的总质量为2t，重力加速度g=10m/s2，求： (1)升降机加速运动时的加速度大小； (2)减速运动时缆绳对吊舱的拉力大小； (3)运送过程的总时间。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第19讲：超重和失重 【考点归纳】 · 考点01：超重和失重的概念 · 考点02：电梯中的超失重问题 · 考点03：完全失重问题 · 考点04：根据超失重问题判断物体运动状态 · 考点05：与F-t图像问题 · 考点06：超重、失重的有关计算 【知识归纳】 知识点一、超重和失重、完全失重、实重和视重 1．超重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有向上的加速度． 2．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有向下的加速度． 3．完全失重 (1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象称为完全失重现象． (2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下． 4．实重和视重 (1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关． (2)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力．此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重． 知识点二：．超重、失重的比较 特征 状态 加速度 视重(F)与 重力的关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速 直线运动 超重 竖直向上 或有竖直 向上分量 由F－mg ＝ma得 F＝m(g＋a)>mg 向上加速 或向下减速 失重 竖直向下 或有竖直 向下分量 由mg－F ＝ma得 F＝m(g－a)<mg 向下加速或 向上减速 完全 失重 a＝g F＝0 自由落体 运动、抛 体运动 知识点三．判断超重和失重的方法 (1)从受力的角度判断 当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态． (2)从加速度的角度判断 当物体具有向上的(分)加速度时，物体处于超重状态；具有向下的(分)加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态． 【题型归纳】 题型一：超重和失重的概念 1．（23-24高一上·山西长治·期末）2023年10月31日神舟十六号载人飞船返回舱成功着陆，如图所示为返回舱着陆瞬间的照片。已知打开减速伞后返回舱减速下降一段距离，则在此段过程中（　　） A．伞绳对返回舱的拉力小于返回舱对伞绳的拉力大小 B．伞绳对返回舱的拉力大于返回舱对伞绳的拉力大小 C．返回舱中宇航员处于失重状态 D．返回舱中宇航员处于超重状态 【答案】D 【详解】AB．伞绳对返回舱的拉力与返回舱对伞绳的拉力是一对相互作用力，大小一定相等，故AB错误； CD．返回舱减速下降，故加速度方向向上，处于超重状态，故C错误，D正确。 故选D。 2．（23-24高一上·贵州铜仁·期末）有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，如图所示，其环形座舱套在竖直柱子上”由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是（   ） A．座舱下落的整个过程中人处于失重状态 B．座舱减速下落的过程中人处于失重状态 C．座舱自由下落的过程中人处于完全失重状态 D．座舱下落的整个过程中人处于先超重再失重状态 【答案】C 【详解】ABC．座舱自由下落时具有竖直向下的加速度g，处于完全失重状态，当座舱减速时具有向上的加速度处于超重状态，故AB错误，C正确； D．座舱下落的整个过程中人先处于完全失重状态，后处于超重状态，故D错误。 故选C。 3．（23-24高一上·山东临沂·期末）“蹦极”作为一种高空运动，受到很多年轻人的追捧，该活动中包含了很多的物理知识。现在蹦极绳上安装一个力传感器，运动员在某次蹦极活动中，力传感器的图像如图所示，那么由图获得信息正确的是（　　） A．ab过程中是绳子逐渐伸长，人处在失重状态 B．c点人具有竖直向下的最大的加速度，处于超重状态 C．cd过程中绳子处于松弛状态，人处于超重状态 D．e点蹦极绳处于伸长状态，人处于完全失重状态 【答案】A 【详解】A．由图像可知ab过程中绳子逐渐伸长，绳子拉力小于人的重力，人的加速度方向向下，人处在失重状态，故A正确； B．由图像可知c点绳子拉力大于人的重力，c点人具有竖直向上的最大的加速度，处于超重状态，故B错误； C．cd过程中绳子处于伸长状态，绳子拉力大于人的重力，人处于超重状态，故C错误； D．e点蹦极绳处于伸长状态，绳子拉力小于人的重力，人处于失重状态，但不是完全失重状态，故D错误。 故选A。 题型二：电梯中的超失重问题 4．（24-25高一上·全国）如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取10 m/s2）（　　） A．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2 B．电梯可能向上加速运动，加速度大小为4 m/s2 C．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2 D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2 【答案】A 【详解】电梯匀速运动时，对重物由平衡条件得 mg＝F 解得 m＝1 kg 当弹簧测力计的示数变为8 N时，对重物由牛顿第二定律得 mg－F′＝ma 得 a＝2 m/s2 加速度方向向下，其运动情况可能向上减速或向下加速。 故选A。 5．（24-25高三上·北京顺义·阶段练习）某同学站在电梯的水平地板上，利用速度传感器研究电梯的升降过程。取竖直向上为正方向，电梯在某一段时间内速度的变化情况如图所示。根据图像提供的信息，下列说法正确的是（　　） A．在0～5s内，电梯加速上升，该同学处于失重状态 B．在5s～10s内，该同学对电梯地板的压力小于其重力 C．在10s～20s内，电梯减速上升，该同学处于失重状态 D．在20s～25s内，电梯加速下降，该同学处于超重状态 【答案】C 【详解】A．在0～5s内，从速度--时间图像可知，此时的加速度为正，说明电梯的加速度向上，此时人处于超重状态，故A错误； B．5～10 s内，该同学做匀速运动，故其对电梯地板的压力等于他所受的重力，故B错误； C．在10～20s内，电梯向上做匀减速运动，加速度向下，处于失重状态，故C正确； D．在20～25s内，电梯向下做匀加速运动，加速度向下，故处于失重状态度，故D错误。 故选C。 6．（23-24高一上·山东烟台·期末）跳伞运动员从高空跳下，在降落伞打开之前，空气阻力忽略不计，此时下落的加速度为a，背包对运动员的压力为F。设当地的重力加速度为，背包的质量为m，则下列正确的是（    ） A．， B．， C．， D．， 【答案】D 【详解】在降落伞打开之前，空气阻力忽略不计，运动员和背包只受重力，因此下落的加速度等于；此时处于完全失重状态，所以。 故选D。 题型三：完全失重问题 7．（23-24高三上·云南曲靖）如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则（    ）    A．容器自由下落时，小孔向下漏水 B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水 C．将容器竖直向上抛出，不管是容器向上运动，还是向下运动，小孔都向下漏水 D．将容器竖直向上抛出，不管是容器向上运动，还是向下运动，小孔都不向下漏水 【答案】D 【详解】无论是让容器自由下落，还是竖直上抛，水和容器都是处于完全失重状态，运动情况相同。所以不管怎样，水都不会漏下来，所以ABC错误，D正确。 故选D。 8．（23-24高一上·全国·课后作业）如图所示，将物体A放在容器B中，以某一速度把容器B竖直上抛，不计空气阻力，运动过程中容器B的底面始终保持水平，下列说法正确的是（　　） A．在上升和下降过程中A对B的压力大小都一定等于零 B．上升过程中A对B的压力大小大于物体A受到的重力大小 C．下降过程中A对B的压力大小大于物体A受到的重力大小 D．在上升和下降过程中A对B的压力大小都等于物体A受到的重力大小 【答案】A 【详解】对A、B组成的系统分析可知，系统只受重力作用，由牛顿第二定律可知，整个系统加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重，所以A、B之间无相互作用力，所以在上升和下降过程中A对B的压力大小都一定等于零。 故选A。 9．（24-25高三上·北京·阶段练习）小明乘坐竖直电梯经过1min可达顶楼，已知电梯在时由静止开始上升，取竖直向上为正方向，该电梯的加速度a随时间t的变化图像如图所示。若电梯受力简化为只受重力与绳索拉力，则（   ） A．时，电梯速度向下 B．在时间内，绳索拉力最小 C．时，绳索拉力大于电梯的重力 D．时，电梯速度恰好为零 【答案】D 【详解】A．在电梯的加速度向上，一直向上加速，可知时，电梯速度向上，选项A错误； BC．时电梯加速度向上，电梯超重；在时间内，电梯匀速运动，电梯平衡；在时间内，电梯加速度向下，电梯失重，其中在时间内，电梯向下的加速度最大，则此时绳索拉力最小，时，绳索拉力小于电梯的重力，选项BC错误； D．因a-t图像与坐标轴围成的面积等于速度的变化量，可知在电梯速度变化量恰为零，时速度恰好为零，选项D正确。 故选D。 题型四：根据超失重问题判断物体运动状态 10．（23-24高一下·广东揭阳·期末）在电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然绳子断了，由此可以判断电梯此时的运动情况是（　　） A．电梯可能是加速上升 B．电梯可能是减速上升 C．电梯可能是匀速上升 D．电梯的加速度方向一定向下 【答案】A 【详解】D．突然绳子断了，表明细绳的弹力突然增大，即细绳的弹力大于重力，即电梯的加速度方向向上故D错误； ABC．由于电梯的初速度为0，加速度方向向上，可知，电梯可能是加速上升，故A正确，BC错误。 故选A。 11．（23-24高一上·江苏无锡·期末）某同学站在力传感器上连续做“下蹲-站起-下蹲-站起…”的动作。截取力传感器某一时段内的采集数据如图，D点和A点对应的力值之比约4：3。下列说法中正确的是（　　） A．D点对应人正在站起，处于超重 B．D点和A点对应的人加速度之比约4：3 C．B点对应人正在站起，处于失重 D．图示的时间内该同学完成两次下蹲、起立的动作 【答案】C 【详解】A．下蹲过程应先向下加速后向下减速，则先失重后超重，对应压力先减小后增大，D点对应人正在下蹲，处于超重，故A错误； B．根据牛顿第二定律，设人的质量为，D点对应人的加速度大小为 A点对应的人加速度大小为 可知无法计算D点和A点对应的人加速度之比，故B错误； C．站起过程应先向上加速后向上减速，则先超重再失重，对应压力先增大后减小，B点对应人正在站起，处于失重，故C正确； D．站起过程应先向上加速后向上减速，则先超重再失重；下蹲过程应先向下加速后向下减速，则先失重后超重，可知图示的时间内该同学完成一次下蹲、起立的动作，故D错误。 故选C。 12．（23-24高一上·江苏盐城·期末）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像，纵坐标为压力，横坐标为时间。下列说法正确的是（    ） A．从b到c的过程中，人的加速度方向向下 B．下蹲过程中人始终处于失重状态下 C．下蹲—起立过程中人最大加速度约为 D．内该同学做了2次下蹲—起立的动作 【答案】C 【详解】A．由图像可知，从b到c的过程中，压力大于人的重力，人处于超重状态，人的加速度方向向上，故A错误； BD．下蹲过程中人先向下加速，后向下减速，加速度方向先向下后向上，人先处于失重状态后处于超重状态；起立过程中人先向上加速，后向上减速，加速度方向先向上后向下，人先处于超重状态后处于失重状态；则内该同学做了1次下蹲—起立的动作，故BD错误； C．由图像可知，下蹲—起立过程中人最大加速度约为 故C正确。 故选C。 题型五：与F-t图像问题 13．（22-23高一上·湖南益阳·期末）小红和小明用体重计研究人在观光升降电梯中的超重和失重现象。在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时小红站在体重计上。在升降电梯运动过程中，小明观察到体重计的示数随时间变化的图像如图所示。已知升降电梯从时经历了三个阶段：由静止开始匀加速运动、匀速运动和匀减速运动，在时停止，。下列说法正确的是（　　） A．小红在内重力增加了，小红处于超重状态 B．升降电梯在小明观察的这段时间内向下运动 C．小红在内匀速运动的速度为 D．小红在内位移为22m 【答案】C 【详解】A．由图像可知，小红在内处于超重状态，但小红的重力保持不变，故A错误； B．由题意可知在内由静止开始匀加速运动，小红在这段时间内处于超重状态，加速度方向向上，可知升降电梯在小明观察的这段时间内向上运动，故B错误； C．小红在内的加速度大小为 可知小红在时的速度为 则小红在内匀速运动的速度为，故C正确； D．小红在内的位移为 小红在内的位移为 小红在时停止，则的位移为 小红在内位移为 故D错误。 故选C。 14．（22-23高一上·福建福州·期末）如图甲，在力传感器下端悬挂一钩码。某同学手持该传感器，从站立状态下蹲，再从下蹲状态起立回到站立状态，此过程中手和上身保持相对静止。下蹲过程传感器受到的拉力随时间变化情况如图乙，则起立过程传感器受到的拉力随时间变化情况可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】下蹲过程，钩码先向下加速再向下减速，则加速度方向先向下后向上，则钩码先处于失重状态，再处于超重状态，传感器受到的拉力先小于钩码的重力再大于钩码的重力。 起立过程，钩码先向上加速再向上减速，则加速度方向先向上后向下，则钩码先处于超重状态，再处于失重状态，传感器受到的拉力先大于钩码的重力再小于钩码的重力。 故选C。 15．（2020高三·全国·专题练习）图甲是莱芜一中尚清华同学站在接有力传感器的板上做下蹲、起跳动作的示意图，图中的O点表示他的重心。图乙是传感器所受压力随时间变化的图像，图像上a、b两点的纵坐标分别为900N和300N，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。根据图像分析可知（　　） A．尚清华的重力可由b点读出，为300N B．尚清华在b到c的过程中先处于超重状态再处于失重状态 C．尚清华在双脚与板不接触的过程中处于完全失重状态 D．尚清华在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度 【答案】C 【详解】A．开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力为900N，人的重力也为900N，选项A错误； B．b到c过程中，人对板的压力先小于人的真实重力，后大于人的真实重力，则人先处于失重状态后处于超重状态，选项B错误； C．离开板后人只受重力的作用，处于完全失重状态，选项C正确； D．b点对应时刻弹力与重力的差值要小于c点对应时刻弹力与重力的差值，则人在b点对应时刻的加速度要小于在c点对应时刻的加速度，选项D错误。 故选C。 题型六：超重、失重的有关计算 16．（22-23高一上·上海崇明·期末）电梯的厢壁上悬挂一个弹簧测力计，如图所示，弹簧测力计下悬挂0.5kg的重物。当电梯由静止起向上做匀加速直线运动时，发现电梯在2s内上升了2层楼（每层高3m），求： （1）这时弹簧测力计的示数应为多大？ （2）若某时刻发现测力计的示数为3N，通过计算说明此时电梯以多大的加速度向上做怎样的运动？ 【答案】（1）6.5N；（2）见解析。 【详解】（1）根据 得 根据牛顿第二定律得 得到 （2）由牛顿第二定律 做匀减速运动． 17．（23-24高一上·全国·课后作业）一名质量为60kg的工人，站在竖直向上运动着的升降机底板上。他看到升降机上挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40N，已知该重物的质量为5kg。 弹簧测力计的质量忽略不计。（g取） （1）先根据受力情况判断重物的加速度的方向，并指出重物是处于超重状态还是失重状态。，再求出重物的加速度的大小。 （2）这时该工人对升降机底板的压力是多大？ （3）如果悬挂测力计的悬线突然从A点断开，则此时重物的加速度有何变化？    【答案】（1）向下；失重状态；；（2）480N；（3）重物的加速度立即变为，方向竖直向下 【详解】（1）以重物为研究对象，重物受向下的重力，向上的拉力F，由于重物的重力大于弹簧的拉力F，因此重物所受合力方向向下，即重物的加速度方向应向下，重物处于失重状态。 由牛顿第二定律有 所以 （2）以人为研究对象，人受到重力，底板的支持力，由牛顿第二定律有 得 由牛顿第三定律知，人对升降机底板的压力大小为480N。 （3）悬线突然断开，则此时重物的加速度立即变为重力加速度，即大小是，方向竖直向下。 18．（23-24高一上·北京东城·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t=0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层。 g 取 （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； （2）画出电梯在0~30s时间内的速度（v）-时间（t）图像； （3）求该大楼的层高。 【答案】（1）；；（2）；（3） 【详解】（1）电梯启动时，甲同学的受力分析见答图1 启动时，由牛顿第三定律有 甲同学的重力 由牛顿第二定律有 故 （2）在0~2 s内，电梯处于静止状态；在2~3s内，电梯做初速度为0 的匀加速直线运动，3s末电梯的速度 2为 在 3~29 s内，电1梯做速度为2m /s的匀速直线运动；在29~30s内，电梯做匀减速直线运动，t=30s时，速度减为0.电梯在0~30s内的v-t 图像如答图2 （3）楼层总高度 故层高 【高分训练】 一、单选题 19．（2025·福建泉州·一模）校运会是学校教育活动中的一项重要内容，对促进学生的全面发展具有重要意义。图示为某运动员跳高时成功越杆的精彩瞬间，该运动员（　　） A．在离地后上升过程中处于失重状态 B．在最高点时处于平衡状态 C．在开始下降时处于超重状态 D．落地时地面对他的支持力大于他对地面的压力 【答案】A 【详解】A．在离地后上升过程中，仅受重力，加速度竖直向下，故处于失重状态，A正确； B．在最高点时，仅受重力，处于失重状态，故B错误； C．在开始下降时，仅受重力，处于失重状态，故C错误； D．落地时地面对他的支持力等于他对地面的压力，它们是一对作用力与反作用力，故D错误。 故选A。 20．（2025·江西抚州·模拟预测）利用智能手机的加速度传感器可直观显示手机的加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器后，手掌从静止开始上下运动。以竖直向上为正方向，测得手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图所示，则手机（　　） A．在时刻速度最大 B．在时刻开始减速上升 C．在时间内处于失重状态 D．在时间内受到的支持力逐渐增大 【答案】B 【详解】A．由图像可知时间内，加速度向上逐渐变大，速度逐渐增大，时刻加速度最大，而速度还在继续增大，故A错误； B．由图可知，时刻后加速度方向向下，为失重状态，速度方向向上，所以向上做减速运动，故B正确； C．时间内，加速度的方向依然向上，应处于超重状态，故C错误； D．对手机进行受力分析可知，时间内，有 该段时间内，a逐渐减小，因此支持力逐渐减小，故D错误。 故选B。 21．（24-25高三上·安徽·期中）如图甲所示，质量为m=2kg的物块挂在弹簧秤的下端，在弹簧秤的拉力作用下沿竖直方向从静止开始做直线运动。取竖直向上为正方向，物块的加速度随时间的变化关系如图乙所示，弹簧秤始终在弹性限度内，g取10m/s2.下列说法正确的是（　　） A．2s~6s内物块先超重后失重，弹簧秤的示数先增大后减小 B．0~6s内物块先超重后失重，速度变化量大小为3m/s C．0~6s内物块先失重后超重，6s时物块的速度为6m/s D．0~6s内物块先失重后超重，弹簧秤6s末的示数为24N 【答案】B 【详解】A．2s~6s内加速度先向上后向下，则物块先超重后失重，弹簧秤的示数一直减小，选项A错误； BC．0~6s内加速度先向上后向下，则物块先超重后失重，图像与坐标轴围成的面积等于速度的变化量，则速度变化量大小为 因初速度为零，则6s时物块的速度为3m/s，选项B正确，C错误； D．0~6s内物块先超重后失重，弹簧秤6s末的加速度为向下的2m/s2，则弹簧秤示数为 T=mg-ma=16N 选项D错误。 故选B。 22．（24-25高一上·北京海淀·期中）如图所示，一个物体静止地放在水平地面上的台式弹簧秤上，下列说法正确的是（　　） A．物体对弹簧秤的压力就是物体所受的重力 B．物体对弹簧秤的压力与物体所受重力是一对平衡力 C．物体对弹簧秤的压力与弹簧秤对物体的支持力是一对平衡力 D．如果在竖直上升的电梯中，台秤读数不一定等于物体的重力 【答案】D 【详解】A．物体对弹簧秤的压力是由于物体的形变产生的，而物体所受的重力是由于地球的吸引产生的，因此压力不是重力，A错误； B．物体对弹簧秤的压力作用在弹簧秤上，而物体所受重力作用在物体上，两者不是一对平衡力，B错误； C．物体对弹簧秤的压力与弹簧秤对物体的支持力是一对作用力和反作用力，C错误； D．如果在竖直上升的电梯中，当电梯加速上升时，物体处于超重状态，台秤读数大于物体的重力；如果电梯减速上升，物体处于失重状态，台秤读数小于物体的重力，D正确。 故选D。 23．（24-25高三上·云南楚雄·阶段练习）美国NBA比赛惊险刺激，深受广大球迷的喜爱。图为比赛中一运动员三分远投经历了下蹲、蹬地、离地上升、抛投过程，一气呵成，不计空气阻力，关于运动员的一系列动作，下列说法正确的是（　　） A．运动员下蹲过程处于失重状态 B．运动员蹬地上升到离地过程中，运动员蹬地的力大于地面对运动员的支持力 C．运动员蹬地上升到离地过程中，先超重后失重 D．运动员离地后上升过程中，处于完全失重状态，不受重力作用 【答案】C 【详解】A．运动员下蹲过程，先向下加速后向下减速，因此先处于失重后处于超重状态。故A错误； B．运动员蹬地上升到离地过程中，根据牛顿第三定律可知，运动员蹬地的力等于地面对运动员的支持力。故B错误； C．运动员蹬地上升到离地过程，加速度先向上后向下，因此先超重后失重。故C正确； D．运动员离地后上升过程中，处于完全失重状态，但所受重力不变。故D错误。 故选C。 24．（24-25高一上·全国·单元测试）在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为500 N。若电梯运动中的某一段时间内，该同学发现体重计示数为如图所示的400 N，则在这段时间内（　　） A．该同学所受的重力变小了 B．电梯一定在竖直向下运动 C．该同学对体重计的压力小于体重计对她的支持力 D．电梯的加速度大小为2 m/s2，方向一定竖直向下 【答案】D 【详解】A．该同学在这段时间内处于失重状态，对体重计的压力变小了，而该同学的重力并没有改变，故A错误； BD．以竖直向下为正方向，则有 解得 方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，故B错误，D正确； C．人对体重计的压力与体重计对人的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故C错误。 故选D。 25．（24-25高二上·山西太原·开学考试）蹦床运动是一种集竞技、健身、观赏和娱乐于一体的综合性运动。某同学在练习蹦床运动时在弹性网上安装压力传感器，利用压力传感器记录了他运动过程中所受蹦床弹力F随时间t的变化图像，如图所示。不计空气阻力，取重力加速度大小。下列说法正确的是（    ） A．该同学刚开始处于静止状态，可算出其质量为45kg B．该同学在6.6s~7.4s内先处于失重状态，后一直处于超重状态 C．该同学全程的最大加速度为 D．该同学在4.6~6.6s内离开蹦床上升的最大高度为5m 【答案】D 【详解】A．由图可知该同学在1.5s前受力平衡，根据实际情况只能是处于静止状态，且弹力大小等于重力，有 解得 故A错误； B．弹力大小小于重力时处于失重状态，弹力大小大于重力时处于超重状态，则该同学在6.6s~7.4s内先处于失重状态，后处于超重状态，最后一段又处于失重状态，故B错误； C．该同学在0~7.4s内的最大加速度为弹力最大的时刻对应的加速度，由牛顿第二定律有 故C错误； D．由题图可知，该同学在4.6~6.6s内，先做竖直上抛后做自由落体运动，根据对称性可知，上升和下落时间均为，则该同学在4.6~6.6s内离开蹦床上升的最大高度为 故D正确。 故选D。 26．（24-25高一上·全国·单元测试）如图所示，两物体A、B叠放在一起，靠在竖直墙面上。将它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是（不计空气阻力，重力加速度为g）（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】两物体A、B叠放在一起，在沿粗糙墙面下落过程中，由于两物体与竖直墙面之间没有压力，故没有摩擦力，两物体一起做自由落体运动，A、B之间没有弹力作用，物体B只受重力作用。 故选A。 27．（24-25高一上·全国·单元测试）跳跳杆是一种深受小朋友喜爱的弹跳器。可以自由伸缩的中心弹簧，一端固定在跳杆上，另一端固定在能沿跳杆上下滑动的踏板上，人在踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧向上弹起，将人和跳跳杆带离地面。当某同学玩跳跳杆时从最高点竖直下落到最低点的过程中，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　） A．下落全过程中，该同学速度一直增大 B．下落全过程中，该同学加速度先增大后减小 C．下落全过程中，跳跳杆刚接触地面时，该同学速度最大 D．下落全过程中，弹簧形变量最大时，该同学处于超重状态 【答案】D 【详解】ABC．下落全过程中，跳跳杆接触地面前，该同学和跳跳杆做自由落体运动，速度增大，加速度保持不变；跳跳杆接触地面后，一开始弹簧弹力小于该同学和踏板的总重力，该同学和踏板继续向下做加速度减小的加速运动；当弹簧弹力等于该同学和踏板的总重力时，该同学和踏板的速度达到最大；之后弹簧弹力大于该同学和踏板的总重力，加速度方向向上，则该同学和踏板将向下做加速度增大的减速运动，故下落全过程中，该同学速度先增大后减小，加速度先不变，再减小，最后增大，故ABC错误； D．下落全过程中，弹簧形变量最大时，加速度方向向上，该同学处于超重状态，故D正确。 故选D。 28．（2024高一上·全国·专题练习）如图甲所示，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十八号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。假设载人飞船质量约为8吨，运载火箭质量（不含载人飞船）约为480吨，点火后产生600吨的推力（相当于地面上质量为600吨的物体的重力），其简化模型如图乙所示。忽略大气阻力、火箭喷气造成的质量变化和重力加速度的变化，重力加速度g取。载人飞船和运载火箭从起飞到分离前匀加速直线上升的过程中，下列说法正确的是（　　） A．载人飞船中的航天员处于失重状态 B．加速度大小约为 C．从起飞开始，经过10s上升的高度约为160m D．载人飞船受到运载火箭的推力大小约为 【答案】D 【详解】A．载人飞船和运载火箭从起飞到分离前匀加速直线上升的过程中，加速度方向竖直向上，航天员处于超重状态，故A错误； B．由牛顿第二定律得 可得 故B错误； C．从起飞开始，经过10s上升的高度约为 故C错误； D．设载人飞船受到运载火箭的推力大小约为，由牛顿第二定律可得 可得 故D正确。 故选D。 二、多选题 29．（24-25高三上·陕西·期中）蹦极是一项深受年轻人喜爱的极限运动。如图所示，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳为原长时人的位置，b点是人静止悬挂时的平衡位置，c点是人所到达的最低点，不计空气阻力，人可视为质点，弹性绳质量不计且满足胡克定律，则人在第一次下降到最低点的过程，下列说法正确的是（　　） A．人经过a点时处于平衡状态 B．从P点到a点人处于失重状态 C．从a点到b点人处于失重状态 D．从b点到c点人处于失重状态 【答案】BC 【详解】AB．从P点到a点，人仅受重力作用，人具有向下的加速度，处于完全失重状态，故A错误，B正确； C．从a点到b点人受到的弹力小于自身受到的重力，处于失重状态，故C正确； D．从b点到c点人受到的弹力大于自身受到的重力，处于超重状态，故D错误。 故选BC。 30．（24-25高一上·全国·单元测试）跳楼机是用乘坐台将乘客载至高空，然后竖直向下跌落（跌落的加速度接近g），最后将乘坐台在落地前停住的游乐设备。跳楼机通过电动机将乘坐台上质量为60kg的游客送至高空。在从地面以的加速度匀加速竖直上升的过程中，在加速上升的第10s末该游客口袋中的一颗糖果从口袋中恰好滑出（不考虑水平方向速度）。假设糖果在以后的运动过程中只受重力，重力加速度g取。下列说法正确的是（  ） A．糖果从口袋中滑出来后，处于超重状态 B．该游客在加速上升的过程中，乘坐台对他的作用力是612N C．糖果能够达到的离地最大高度是12m D．糖果在滑出口袋时的速度大小为2m/s 【答案】BD 【详解】A．糖果从口袋中滑出来后，仅受重力作用，加速度方向向下，处于失重状态，故A错误； D．糖果在第10s末滑出时，有竖直向上的速度，大小为 故D正确； B．对该游客分析，由牛顿第二定律可得 求得 故B正确； C．糖果在10s内上升高度 之后以的初速度做竖直上抛运动，上升高度为 糖果能够达到的离地最大高度 故C错误。 故选BD。 31．（24-25高一上·全国·期末）直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示，设投放箱子的初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比。则在箱子下落过程中，下列说法正确的是（　　） A．箱子刚从直升机上投下时，箱内物体受到的支持力最小 B．箱子接近地面时，箱内物体可能处于超重状态 C．箱子先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的加速运动 D．若下落距离足够长，箱内物体所受支持力大小有可能等于它的重力大小 【答案】AD 【详解】A．箱子刚从直升机上投下时，速度为零，箱子所受空气阻力为零，因此箱子只受重力，加速度为重力加速度，而箱内物体与箱子的加速度相同，也为重力加速度，设此时箱内物体受到的支持力为N，则对箱内物体，由牛顿第二定律有 则可知 由此可知箱子刚从直升机上投下时，箱内物体受到的支持力最小，故A正确； BC．根据题意，设箱子在下降的过程中所受空气阻力为 由牛顿第二定律有 速度增大，阻力增大，加速度减小，箱子做加速度减小的加速运动，因此若在箱子落地前加速度减为零，箱子速度达到最大值后箱子将做匀速直线运动，加速度方向始终不会竖直向上，故箱子不可能处于超重状态，箱内物体也不可能处于超重状态，BC错误； D．若下落距离足够长，则箱子最终将做匀速直线运动，箱内物体也将做匀速直线运动，受力将达到平衡状态，即箱内物体做匀速直线运动时有 因此，若下落距离足够长，箱内物体所受支持力大小有可能等于它的重力大小，故D正确。 故选AD。 32．（24-25高一上·全国·课后作业）超重和失重现象在日常生活中比较常见，关于超重和失重，下列说法正确的是（    ） A．高山滑雪运动员在加速下滑过程中处于失重状态 B．柱形喷泉的水在空中运动的过程中处于超重状态 C．打开降落伞后，返回舱在减速下降的过程中处于超重状态 D．站在匀速上升的电梯上的顾客处于超重状态 【答案】AC 【详解】A．高山滑雪运动员在加速下滑过程中，竖直方向加速度向下，处于失重状态。故A正确； B．柱形喷泉的水在空中运动的过程中，加速度向下，处于失重状态。故B错误； C．打开降落伞后，返回舱在减速下降的过程中，加速度向上，处于超重状态。故C正确； D．站在匀速上升的电梯上的顾客加速度为零，不超重也不失重。故D错误。 故选AC。 33．（2024·山东潍坊·三模）如图甲是风洞示意图，风洞可以人工产生可控制的气流，用以模拟飞行器或物体周围气体的流动。在某次风洞飞行表演中，质量为50kg的表演者静卧于出风口，打开气流控制开关，表演者与风力作用的正对面积不变，所受风力大小F=0.05v2（采用国际单位制），v为风速。控制v可以改变表演者的上升高度h，其v2与h的变化规律如乙图所示。g取10m/s2。表演者上升10m的运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．打开开关瞬间，表演者的加速度大小为2m/s2 B．表演者一直处于超重状态 C．表演者上升5m时获得最大速度 D．表演者先做加速度逐渐增大的加速运动，再做加速度逐渐减小的减速运动 【答案】AC 【详解】A．打开开关瞬间，表演者高度为0，则有 根据牛顿第二定律有 解得 故A正确； B．根据图像可知，当风力与表演者的重力相等时有 解得 由于 可知，重力与风力大小相等时的高度为 可知，在高度小于5m时，风力大于重力，加速度方向向上，表演者处于超重状态，在高度大于5m时，风力小于重力，加速度方向向下，表演者处于失重状态，故B错误； C．结合上述可知，表演者先向上做加速度减小得加速运动，表演者上升5m时，加速度为0，速度达到最大值，故C正确； D．结合上述可知，表演者先做加速度逐渐减小的加速运动，再做加速度逐渐增大的减速运动，故D错误。 故选AC。 34．（23-24高一下·云南·阶段练习）如图所示，能垂直起降的载货电梯内放有一个物体。关于物体的说法正确的是（　　） A．电梯减速上升时，物体处于失重状态 B．电梯加速上升时，物体处于失重状态 C．电梯减速下降时，物体处于失重状态 D．电梯加速下降时，物体处于失重状态 【答案】AD 【详解】A．当电梯减速上升时，加速度向下，则物体处在失重状态，A正确； B．当电梯加速上升时，加速度向上，则物体处在超重状态，B错误； C．当电梯减速下降时，加速度向上，则物体处在超重状态，C错误； D．当电梯加速下降时，加速度向下，则物体处在失重状态，D正确。 故选AD。 35．（23-24高一上·山东潍坊·期末）为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上连续做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，绘制出压力随时间变化的图线如图所示，下列关于该同学受力和运动的分析正确的是（    ） A．从a到b的过程，先失重后超重 B．从a到c的过程，蹲下一次，站起一次 C．从a到c的过程，在b处的速度最大 D．从d到e过程，在做“站起”的动作 【答案】CD 【详解】A．从a到b的过程，力传感器对同学的支持力一直小于同学的重力，同学处于失重状态，故A错误； BD．同学在下蹲过程中先向下加速再向下减速，即先失重后超重，起立过程中先向上加速再向上减速，即先超重后失重，可知从a到c的过程，在做“下蹲”的动作，从d到e过程，在做“站起”的动作，故B错误，D正确； C．从a到b的过程，同学在下蹲过程中向下加速，从b到c的过程，同学在下蹲过程中向下减速，故在b处的速度最大，故C正确。 故选CD。 36．（23-24高一上·河南驻马店·期末）如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一金属小球从弹䈝正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧至最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力随时间的变化图像如图乙所示。则（　　） A．时刻小球速度最大 B．时刻小球速度最大 C．至时间内，小球速度先增大后减小 D．至时间内，小球处于完全失重状态 【答案】CD 【详解】A．小球落到弹簧表面后，开始压缩弹簧，此后弹簧的弹力开始增大，小球受到的合力减小，但方向仍然向下；当重力等于弹力时合力为零，速度达最大，故时刻小球速度没有达到最大，故A错误； B．当重力等于弹力时合力为零，速度达最大，之后弹力继续增大，弹力大于重力，小球向下做减速运动，最低点时弹力最大，由图可知时刻弹力最大，小球速度为0，故B错误； C．至这段时间内，小球受到的弹力逐渐变小，开始时弹力大于重力，小球向上做加速运动，当弹力等于重力时，速度最大；当弹力小于重力时，小球向上做减速运动，故小球的速度先增大后减小，故C正确； D．至这段时间内，弹簧的弹力为0，说明小球离开弹簧，只受重力作用，具有向下的加速度g，小球处于完全失重状态，故D正确。 故选CD。 三、解答题 37．（22-23高一上·湖南株洲·期末）如图所示，质量的人站在升降机中的体重计上。重力加速度g取，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。 （1）匀速上升； （2）以的加速度加速上升； （3）以的加速度加速下降。 【答案】（1）500N；（2）700N；（3）250N 【详解】（1）匀速上升时，由平衡条件得： FN1＝mg＝500N 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为500N，即体重计示数为500N； （2）加速上升时，由牛顿第二定律得： FN2－mg＝ma1 解得 FN2＝mg＋ma1＝700N 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为700N，即体重计示数为700N； （3）加速下降时，由牛顿第二定律得： mg－FN3＝ma3 解得 FN3＝mg－ma3＝250N 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为250N，即体重计示数为250N。 38．（20-21高一·全国·课时练习）美国国家航空航天局（NASA）有一项面向大学生的“微重力学生飞行挑战计划”，学生以团队形式提交自己设计的微重力实验方案，获胜的队伍会受邀到约翰逊航天中心，乘坐飞机到达高空，然后飞机由静止开始下落，以模拟微重力环境。下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍。这样，可以获得持续约之久的失重状态，大学生们便在这段时间内进行关于微重力影响的实验。紧接着，飞艇又做匀减速运动。若飞艇离地面的高度不得低于，重力加速度取。试求： （1）飞艇在内下落的高度。 （2）在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力是重力的多少倍。 【答案】（1）3000m；（2）1.48 【详解】（1）设飞艇在25s内下落的加速度为a1，设飞艇和大学生们的总质量为M，根据牛顿第二定律可得 解得 所以飞艇在25s内下落的高度为 即飞艇在s内下落的高度为3000m； （2）25s后，飞艇将做减速运动，减速时飞机的速度 减速运动下落的高度 减速运动飞艇的加速度大小 设大学生质量为m，由牛顿第二定律 得飞艇对大学生的支持力为 由牛顿第三定律得，大学生对座位的压力大小 即大学生对座位的压力为重力的1.524倍。 39．（21-22高一上·河北保定·期末）把一体重计放在竖直电梯的底板上，某同学站在体重计上，电梯启动并竖直上升，发现某段时间内，体重计的示数比电梯静止时的示数增加了，在到达目标楼层前某段时间内，又发现体重计示数比电梯静止时的示数减少了。求： (1)两次示数对应的时间段内该同学对体重计压力的大小之比； (2)两次示数对应的时间段内电梯的加速度大小之比。 【答案】(1)4∶3；(2)2∶1 【详解】(1)设电梯静止时体重计的示数为FN0，物体的重力为G，则有 FN0= G 电梯上升过程中，体重计在先后两段时间内的示数分别为FN1和FN2，由题意有 FN1=(1+0.2）FN0 FN2=(1-0.1）FN0   解得 (2)设物体的质量为m，在先后两段时间内的电梯的加速度大小分别为a1和a2，由牛顿第二定律得 FN1－G =ma1 G －FN2=ma2 解得 40．（22-23高一上·辽宁丹东·期末）如图所示的一种巨型机动游戏设备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，由升降机送上的高处，然后让座舱自由落下。落到离地面时，制动系统启动，使座舱做匀减速运动，到达地面时刚好停下。某次游戏中，座舱中小明用手托着重的苹果。（重力加速度g取，空气阻力不计）求： （1）此过程中座舱的最大速度？ （2）此过程中座舱做匀减速运动的时间？ （3）当座舱落到离地面的位置时，手对苹果的支持力大小？当座舱落到离地面的位置时，手对苹果的支持力大小？ 【答案】（1）；（2）；（3）0， 【详解】（1）当座舱下落到离地时，速度最大，由得 （2）取竖直向下为正方向，则座舱做匀减速运动的加速度为 解得 则座舱做匀减速运动的时间 解得 （3）当座舱落到离地时，苹果做自由落体运动，处于完全失重状态，手对苹果的支持力大小为0；当座舱落到离地时，苹果处于匀减速运动状态，加速度的大小为，对苹果由牛顿第二定律得 解得 41．（2020高一·全国·专题练习）在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与力的传感器相连，当电梯从静止起加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动时，传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图象如图所示。试由此图回答问题（g取10 m/s2） (1)该物体的重力是多少；电梯在超重和失重时物体的重力是否变化； (2)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大。 【答案】(1)30 N，不变；(2)6.67 m/s2，6.67 m/s2 【详解】（1）根据题意4s到18s物体随电梯一起匀速运动，根据共点力平衡的条件知，压力和重力相等，即 根据超重和失重的本质，可知物体的重力不变 （2）超重时，支持力最大为50 N，由牛顿第二定律得 解得 失重时，支持力最小为10 N，由牛顿第二定律得 解得 42．（19-20高二下·浙江·期末）如图所示，竖直矿井中的升降机可实现地下深处和地面之间的人员快速运送。某一竖直矿井的深度约为120m，升降机运行的最大速度为10m/s。某次升降机从矿井底部向地面运送工作人员，先匀加速运动到最大速度，再匀速运动，最后匀减速运动到达地面。有人恰好站在吊舱内的一台秤上，在升降机上升的过程中发现台秤的读数依次为72kg、60kg、48kg，最终升降机到达地面速度恰好为零。已知升降机吊舱和人员的总质量为2t，重力加速度g=10m/s2，求： (1)升降机加速运动时的加速度大小； (2)减速运动时缆绳对吊舱的拉力大小； (3)运送过程的总时间。 【答案】(1)2m/s2；(2)N；(3)17s 【详解】(1)设升降机加速运动时的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得 其中，，代入数据解得 (2)电梯减速运动阶段，设加速度为a2，对人有 代入数据解得 对人和吊舱整体有 代入数据解得 (3)电梯匀加速阶段，根据公式，得匀加速阶段的时间为 匀加速阶段的位移为 电梯匀减速阶段，根据逆向思维法，由公式，得匀减速阶段的时间为 匀减速阶段的位移为 匀速阶段的位移为 匀速阶段的时间为 所以运动总时间为 2 学科网（北京）股份有限公司 $$