4.6 超重和失重 同步练 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

高中物理人教版必修第一册 第四章《运动和力的关系》 4.6 超重和失重 训练时间： 60分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 1、 单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1．学校秋季运动会上，飞辉同学跳高以背越式成功跳过了1.90 m，如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．飞辉起跳时地面对她的支持力等于她的重力 B．起跳以后在上升过程中处于超重状态 C．起跳以后在下降过程中处于失重状态 D．起跳以后在下降过程中重力消失了 2.如图所示,无人机带着应急救援物资竖直升空,先从静止开始向上做匀加速,再继续匀速,最后匀减速运动并悬停。若货物受到的空气阻力不能忽略,则(　　) A.加速过程,货物处于失重状态 B.减速过程,货物处于超重状态 C.匀速过程,拉力大小等于货物重力大小 D.在加速和减速过程货物的平均速度相同 3.日本机器人展在横滨对公众开放，来自日本各地的40多家科研机构和生产厂商展示了机器人领域的科研成果．如图所示是日本机器人展媒体预展上一个小型机器人在表演垂直攀登．关于机器人在上升过程中细绳对手的拉力以下说法正确的是(　　) A．当机器人高速向上攀爬时细绳对手的拉力比低速攀爬时大 B．当机器人减速上升时，机器人处于超重状态 C．当机器人减速下降时，机器人处于失重状态 D．机器人加速下降过程中(a<g)，细绳对机器人的拉力小于其重力 4.如图所示,某同学抱着箱子做蹲起运动研究超重和失重现象,在箱内的顶部和底部均安装有压力传感器。两质量均为2 kg的物块用轻弹簧连接分别抵住传感器。当该同学抱着箱子静止时,顶部的压力传感器显示示数F1＝10 N。重力加速度g取10 m/s2。不计空气阻力,则(　　) A.箱子静止时,底部压力传感器显示示数F2＝30 N B.当F1＝5 N时,箱子处于失重状态,人可能抱着箱子开始下蹲 C.当F1＝15 N时,箱子处于超重状态,人可能抱着箱子开始向上站起 D.若箱子保持竖直从高处自由释放,运动中两个压力传感器的示数均为30 N 5.某同学站在电梯底板上，如图所示的v－t图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)。根据图像提供的信息，可以判断下列说法正确的是(　　) A．在0～20 s内，电梯向上运动，该同学处于超重状态 B．在0～5 s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态 C．在5～10 s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力 D．在10～20 s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态 2、 多项选择题（共计5题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计30分） 6.一位乘客乘坐竖直电梯上楼,电梯的位移大小x与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A.0~t1时间内,乘客处于超重状态 B.t1~t2时间内,乘客处于失重状态 C.t2~t3时间内,乘客处于失重状态 D.t3~t4时间内,乘客处于超重状态 7.如图所示,一辆公交车沿斜坡向下行驶,斜坡与水平面的夹角θ＝30°,车上悬挂的拉手吊环的悬挂带刚好垂直斜坡,对于车上质量为60 kg的乘客,g取10 m/s2,下列说法中正确的是(　　) A.乘客处于失重状态 B.乘客的加速度大小是5 m/s2 C.座椅对乘客的支持力大小是300 N D.乘客对座椅的压力大小是300 N 8.小明同学用台秤研究人在竖直升降电梯中的超重与失重现象。他在地面上用台秤称得自己的体重为500 N，再将台秤移至电梯内称其体重，电梯从t＝0时由静止开始运动到t＝11 s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示，g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A．在0～2 s内，小明处于超重状态 B．在0～2 s内，小明加速度大小为1 m/s2 C．在10～11 s内，台秤示数为F3＝600 N D．在0～11 s内，电梯通过的距离为18 m 9.在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙所示，根据图像分析得出的结论中正确的是(　　) A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态 B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态 C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层 D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层 10．小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55 kg，如图，取g＝10 m/s2，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是(　　) A．由图甲可知电梯此时处于静止或匀速运动状态 B．由图乙可知该同学此时一定处于超重状态 C．由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态 D．由图乙可知电梯此时的加速度约为0.7 m/s2 三、解答题（共计2题，共计20分） 11.如图所示,质量为m的人,站在以加速度大小为a且加速下降的电梯上。 (1)人对底板的压力为多大? (2)如在电梯底板上放一体重计,人站在体重计上时体重计的示数为多大? (3)若电梯向下加速下降的加速度a＝g,体重计的示数又是多大? 12.小明用台秤研究人在升降电梯中的超重与失重现象。他在地面上用台秤称得其体重为500 N,再将台秤移至电梯内称其体重,电梯从t＝0时由静止开始运动到t＝11 s时停止,得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示,g取10 m/s2。求: (1)小明在0~2 s内加速度a1的大小,在这段时间内他处于超重还是失重状态。 (2)在10~11 s内,台秤的示数F3。 (3)小明运动的总位移x。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版必修第一册 第四章《运动和力的关系》 4.6 超重和失重 训练时间： 60分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 1、 单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1.C　[起跳时做向上的加速运动，加速度向上，所以地面对它的支持力大于她的重力，选项A错误；起跳以后，只受重力作用，加速度一直保持竖直向下，所以一直处于失重状态，选项C正确，B、D错误．] 2.解析:D　加速时,加速度方向向上,货物处于超重状态,A错误;减速时,加速度方向向下,货物处于失重状态,B错误;匀速过程,货物处于平衡状态,合力为0,由于空气阻力的存在,拉力大小大于货物重力大小,C错误;加速的末速度与减速的初速度相同,加速的初速度与减速的末速度均为0,根据平均速度公式＝可知,加速和减速过程货物的平均速度相同,D正确。 3.D　[机器人对细绳的拉力与速度大小无关，只与是否有竖直方向上的加速度有关，则A错；机器人减速上升时，其加速度方向向下，处于失重状态，则B错；机器人减速下降时，其加速度方向向上，处于超重状态，则C错；机器人加速下降过程中加速度方向向下，处于失重状态，拉力小于重力，则D对．] 4.解析:D　当箱子静止时,对两物块和弹簧组成的系统受力分析可知2mg＋F1＝F2,得下面压力传感器显示的示数F2＝50 N,对上面物体有mg＋F1＝F弹,得F弹＝30 N,故A错误;当F1＝5 N时,对上面物体mg＋F1＜F弹,所以加速度方向向上,箱子处于超重状态,人可能抱着箱子开始站起,故B错误;当F1＝15 N时,mg＋F1＞F弹,加速度方向向下,箱子处于失重状态,人可能抱着箱子开始下蹲,故C错误;当箱子自由下落时处于完全失重状态,两个物体所受合力均为mg,则应有F弹＝F1＝F2,弹簧长度没变,所以两个压力传感器的示数均为30 N,故D正确。 5.答案　D 解析　在v－t图像中，图像的斜率表示加速度，0～5 s内斜率为正，加速度为正，方向竖直向上，处于超重状态，速度为正，即电梯向上加速运动；在5～10 s过程中，电梯匀速运动，该同学加速度为零，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，处于平衡状态；10～20 s过程中，斜率为负，加速度竖直向下，速度为正，即电梯向上做减速运动，该同学处于失重状态，D正确。 2、 多项选择题（共计5题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计30分） 6.解析:AC　因为x-t图像的斜率等于速度,则0~t1时间内,电梯速度向上增加,则加速度向上,乘客处于超重状态,A正确;t1~t2时间内,电梯匀速上升,则加速度为0,乘客处于平衡状态,B错误;t2~t3时间内,电梯向上减速,则加速度向下,乘客处于失重状态,C正确;t3~t4时间内,电梯静止,乘客处于平衡状态,D错误。 7.解析:ABD　乘客沿斜坡向下加速运动,加速度有竖直向下的分量,可知乘客处于失重状态,选项A正确;对车上的拉环受力分析可知mgsin 30°＝ma,解得乘客的加速度大小是a＝5 m/s2,选项B正确;座椅对乘客的支持力大小是FN＝Mgcos 30°＝300 N,根据牛顿第三定律可知,乘客对座椅的压力大小是300 N,选项C错误,D正确。 8.答案　BC 解析　由题图可知，在0～2 s内，台秤对小明的支持力为F1＝450 N，小明的质量m＝＝50 kg，由牛顿第二定律有mg－F1＝ma1，解得a1＝1 m/s2，加速度方向竖直向下，故小明处于失重状态，故A错误，B正确；设在10～11 s内小明的加速度为a3，时间为t3＝1 s,0～2 s的时间为t1＝2 s，则a1t1＝a3t3，解得a3＝2 m/s2，由牛顿第二定律有F3－mg＝ma3，解得F3＝600 N，故C正确；0～2 s内位移s1＝a1t12＝2 m,2～10 s内位移s2＝v匀t2＝a1t1t2＝16 m,10～11 s内位移s3＝a3t32＝1 m，在0～11 s内，电梯通过的距离s＝s1＋s2＋s3＝19 m，故D错误。 9.答案　BC 解析　从F－t图像可以看出，0～t1内，F＝mg，电梯可能处于静止状态或匀速直线运动状态；t1～t2内，F>mg，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，电梯可能加速向上运动或减速向下运动；t2～t3内，F＝mg，电梯可能静止或做匀速直线运动；t3～t4内，F<mg，电梯具有向下的加速度，物块处于失重状态，电梯可能加速向下或减速向上运动，故选B、C。 10答案　ABD 解析　由题图甲可知小明处于平衡状态，电梯此时处于静止或匀速运动状态，A正确；由题图乙可知小明处于超重状态，有向上的加速度，则电梯向上加速或向下减速，B正确，C错误；此时小明受到的支持力大小为FN＝59 kg×10 N/kg＝590 N，则加速度大小为a＝≈0.7 m/s2，D正确。 三、解答题（共计2题，共计20分） 11.解析　(1)取向下为正方向,由牛顿第二定律得mg-F＝ma,解得F＝mg-ma, 由牛顿第三定律可得,人对电梯底板的压力F'＝F＝mg-ma。 (2)体重计的示数等于体重计对人支持力大小,所以F计＝mg-ma。 (3)由牛顿第二定律得mg-F″＝mg,解得F″＝0。 答案　(1)mg-ma　(2)mg-ma　(3)0 12.解析:(1)由图像可知,在0~2 s内,台秤对小明的支持力F1＝450 N, 由牛顿第二定律得mg-F1＝ma1 解得a1＝1 m/s2 加速度方向竖直向下,故小明处于失重状态。 (2)设在10~11 s内小明的加速度大小为a3, 时间为t3,0~2 s的时间为t1, 则a1t1＝a3t3,解得a3＝2 m/s2 由牛顿第二定律得F3-mg＝ma3 解得F3＝600 N。 (3)0~2 s内位移x1＝a1＝2 m 2~10 s内位移x2＝a1t1×t2＝16 m 10~11 s内位移x3＝a3＝1 m 小明运动的总位移x＝x1＋x2＋x3＝19 m。 答案:(1)1 m/s2　失重　(2)600 N　(3)19 m 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $