课时梯级训练(27) 超重与失重（Word练习）-【优化指导】2025-2026学年高中物理必修第一册（教科版2019）

课时梯级训练(27)　超重与失重 1．人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中人和物体都处于完全失重状态，这种状态下，能做的实验是 (　　) A．液体的对流实验 B．用弹簧测力计测力 C．用托里拆利管测舱内的气压 D．用天平测物体的质量 B　解析：在太空舱内的物体处于完全失重状态，所以任何物体将不再对它的支持面有压力和对悬挂它的物体有拉力。所以，弹簧测力计不能用来测物体重力，但是仍可以用来测力；天平不能测物体的质量；托里拆利管不能测气压；密度大的液体将不能下沉，密度小的部分也不能上浮，所以对流实验也不能进行，A、C、D错误，B正确。 2．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 B　解析：当物体具有向上的加速度时，即物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)大于物体所受重力的现象叫作超重；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作失重；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；A、C错误，B正确； 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，D错误。 3．下列几种情况中，升降机绳索拉力最大的是 (　　) A．以很大的速度匀速上升 B．以很小的速度匀速下降 C．上升时以很大的加速度减速 D．下降时以很大的加速度减速 D　解析：当物体处于超重状态时绳索拉力最大，与速度大小无关。上升时以很大的加速度减速是失重状态，下降时以很大的加速度减速，加速度向上，是超重状态，D正确。 4．(多选)“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，如图中a点是弹性绳的原长位置，c点是人能到达的最低点，b点是人静止悬吊着时的平衡位置。人在从P点下落到最低点c的过程中 (　　) A．在Pa段做自由落体运动，人处于完全失重状态 B．在ab段，绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态 C．在bc段，绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态 D．在c点，人的速度为零，其加速度为零 AB　解析：人在Pa段只受重力作用，a＝g，完全失重，A正确；人在ab段受重力和向上的拉力，拉力小于重力，合力向下，加速度向下，失重，B正确；人在bc段受重力和向上的拉力，拉力大于重力，合力向上，加速度向上，超重，C错误；人在c点时，绳的拉力最大，人所受的合力最大，加速度最大，D错误。 5．木箱内的地板上放置一个5 kg的物体，钢绳吊着木箱静止在某一高度处。从计时时刻开始钢绳拉着木箱向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为4 m/s2，至第3 s末钢绳突然断裂，此后木箱先向上做匀减速运动，到达最高点后开始竖直下落，7 s末落至地面。木箱在空中运动的过程中地板始终保持水平，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是 (　　) A．第2秒末物体的重力增大到70 N B．第4秒末物体对木箱地板的压力为70 N C．第4秒末物体对木箱地板的压力为50 N D．第6秒末物体对木箱地板的压力为0 D　解析：第2秒末，物体的加速度向上，物体处于超重状态，但物体的重力不会随着物体的运动状态变化而变化，A错误；第4秒末物体的加速度为重力加速度g，物体处于完全失重状态，物体对木箱地板的压力为0，B、C错误；第6秒末物体的加速度为重力加速度g，物体处于完全失重状态，物体对木箱地板的压力为0，D正确。 6．图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作时的示意图，中间的“·”表示人的重心，图乙是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图像，两图中a～g各点均一一对应，其中有几个点在图甲中没有画出，取重力加速度g＝10 m/s2。根据图像分析可知 (　　) 　　 A．人的重力为1 500 N B．c点位置人处于超重状态 C．e点位置人处于失重状态 D．人在d点位置的加速度小于在f点的加速度 B　解析：开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力是500 N，根据牛顿第三定律和平衡条件可知，人的重力也是500 N，A错误；由题图乙可知，人处于c点时对传感器的压力大于其重力，处于超重状态，B正确；人处于e点时对传感器的压力大于其重力，处于超重状态，C错误；人在d点时的加速度大小为a1＝＝ m/s2＝20 m/s2，人在f点时的加速度大小为a2＝＝ m/s2＝10 m/s2，a1＞a2，则人在d点位置的加速度大于在f点的加速度，D错误。 7．摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米。电梯的简化模型如图甲所示。考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的。已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图乙所示，取向上为正方向。电梯总质量m＝2.0×103 kg。忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2。 　 求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2。 答案：2.2×104 N　1.8×104 N 解析：由牛顿第二定律有F－mg＝ma， 以竖直向上为正方向，由a－t图像可知，F1和F2对应的加速度分别是a1＝1.0 m/s2、a2＝－1.0 m/s2，则 F1＝m(g＋a1)＝2.0×103×(10＋1.0)N＝2.2×104 N， F2＝m(g＋a2)＝2.0×103×(10－1.0)N＝1.8×104 N。 8．某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”，其构造如图所示，一根轻弹簧上端固定在支架上，下端悬挂一重物，弹簧左侧固定一刻度尺。在弹簧下端悬挂1.0 N重物，重物静止时指针所指位置的刻度标记为0，两条相邻长刻线间距离设为d，取g＝10 m/s2。 (1)在弹簧下端悬挂0.9 N重物，重物静止时指针指在刻度尺上的C位置，求此弹簧的劲度系数。 (2)将这个“竖直加速度测量仪”置于在竖直方向运动的电梯中。悬挂1.0 N重物时，在电梯运动的某段时间内，指针指在刻度尺上的C位置。 ①判断电梯处于超重状态还是失重状态，并简要说明电梯的运动情况； ②求电梯的加速度。 答案：(1)k＝　(2)①电梯处于失重状态，可能的运动状态是：加速下降或减速上升　②1.0 m/s2，方向竖直向下。 解析：以重物为研究对象，重物受到重力和弹簧的拉力。以竖直向上为正方向。 (1)设悬吊0.9 N重物时，弹簧形变量为x1；悬吊1.0 N重物时，弹簧形变量为x2。 根据胡克定律及二力平衡条件 kx1＝G1 kx2＝G2 代入已知条件 G2－G1＝k·2d 解得k＝。 (2)①电梯处于失重状态，可能的运动状态是：加速下降或减速上升。 ②根据牛顿第二定律 F－mg＝ma 解得a＝－1.0 m/s2 电梯的加速度大小为1.0 m/s2，方向竖直向下。 9．小明住的楼房中有一部电梯，小明用了两种方法估测电梯在加速和减速过程中的加速度。 方法1　用测力计悬吊一个重物，保持测力计相对电梯静止，测得电梯上升加速时测力计读数为G1，减速时为G2。小明了解到该电梯加速和减速过程的加速度大小是相同的。由此，请估算电梯变速运动时加速度有多大？ 方法2　用手机的加速度传感器测量电梯上升中由启动到停止的加速度。请描述此过程电梯的a－t图像是怎样的。再用手机实地测一下看是怎样的。 答案：(1)a＝g　(2)见解析 解析：方法1：设物体质量为m，电梯加速度大小为a，则G1－mg＝ma mg－G2＝ma 解得a＝g 方法2：加速过程中加速度方向向上，加速度大小恒定；匀速上升过程中加速度为零；减速停止的过程中加速度方向向下，大小恒定。如图所示： 学科网（北京）股份有限公司 $$