4.6 失重和超重 分层练习 -2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

4.6 失重和超重 分层练习 分层一：基础夯实 一、单选题 1．2024年11月8日，中国新型隐形战机歼-35A亮相珠海，关于歼-35A下列说法正确的是（   ） A．歼-35A在进行飞行表演时，可以将其看成质点 B．歼-35A向下俯冲时，飞机里的飞行员一定处于失重状态 C．歼-35A向下俯冲时，飞机里的飞行员一定处于超重状态 D．以歼-35A为参考系，加油机给歼-35A空中加油时是静止的 2．一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动,下列各种情况中，体重计的示数最大的是（　　） A．电梯匀加速上升，加速度的大小为2m/s2 B．电梯匀减速上升，加速度的大小为2m/s2 C．电梯匀加速下降，加速度的大小为1m/s2 D．电梯匀减速下降，加速度的大小为1m/s2 3．用一根细绳将一重物吊在电梯内的天花板上，在下列四种情况中，绳的拉力最大的是（　　） A．电梯匀速上升 B．电梯匀速下降 C．电梯加速上升 D．电梯加速下降 4．下列关于超重和失重现象的描述中正确的是（　　） A．电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状态 B．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上的乘客处于超重状态 C．对地静止的悬浮在空中的热气球处于完全失重状态 D．“神舟”六号飞船在绕地球做圆轨道运行时，飞船内的宇航员处于完全失重状态 5．升降机正沿竖直方向运动，小明同学站在升降机内的体重计上，发现体重计的示数比升降机静止时候要小，这一现象表明在此过程中（　　） A．小明的重力减小了 B．升降机一定正在向下运动 C．升降机加速度一定向下 D．小明处于超重状态 6．关于某同学起跳离开地面后的运动状态，下列说法正确的是 A．上升、下降时都处于超重状态 B．上升时处于超重状态，下降时处于失重状态 C．上升、下降时都处于失重状态 D．上升时处于失重状态，下降时处于超重状态 7．小明家住26层，他放学后，乘坐电梯从1层直达26层。假设电梯刚启动时做加速直线运动，中间一段做匀速直线运动，最后一段时间做减速直线运动。在电梯从1层直达26层的过程中，下列说法中正确的是（   ） A．电梯刚启动时，小明处于失重状态 B．电梯刚启动时，电梯地板对小明的支持力大于小明受到的重力 C．电梯上升的过程中，小明一直处于超重状态 D．小明的速度方向发生了变化 8．质量为m的物体放置在升降机内的台秤上，若升降机以加速度a在竖直方向上做匀变速直线运动，当物体处于超重状态时，则（   ） A．升降机加速度方向竖直向下 B．升降机一定加速运动 C．升降机一定向上运动 D．台秤示数增大ma 分层二：能力提升 二、多选题 9．某同学站在电梯底板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯在升降过程中的情况，如图所示是计算机显示的观光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，可以判断下列说法中正确的是（　　） A．在0~5s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态 B．在5~10s内，该同学对电梯底板的压力大小等于他所受的重力 C．在10~20s内，观光电梯在减速上升，该同学处于失重状态 D．在20~25s内，观光电梯在加速下降，该同学处于超重状态 10．把一个质量为的物体挂在弹簧秤下，在电梯中看到弹簧秤的示数是，取，则电梯的运动情况可能是（    ） A．以的加速度加速上升 B．以的加速度减速上升 C．以的加速度加速下降 D．以的加速度减速下降 11．图为蹦极运动的示意图。弹性绳的一端固定在A点，另一端和运动员相连。运动员从A点自由下落，至点B弹性绳自然伸直，经过合力为零的点C到达最低点D，然后弹起。整个过程中忽略空气阻力，分析这一过程，下列表述正确的是（　　） A．经过B点时，运动员的速率最大 B．经过C点时，运动员的速率最大 C．从B点到C点过程中，运动员的加速度减小，处于失重状态 D．从C点到D点过程中，运动员的加速度增大，处于失重状态 12．2021年9月17日，我国“神舟十二”号载人飞船返回舱安全着陆。假设返回舱最后阶段在降落伞的作用下竖直下降，如图所示。从下降速度为时开始计时，此后返回舱可视为匀减速下降，经过时间降落到地面，速度恰好减为零，则在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．返回舱处于超重状态 B．返回舱处于失重状态 C．返回舱在时刻距离地面的高度为 D．返回舱在时刻距离地面的高度为 三、填空题 13．在匀加速上升的升降机中，实验者释放手中的物体并落到升降机的地板上，则他看到该物体 （填“满足”或“不满足”）落体“以匀加速下落”的规律。他用手中的弹簧秤测量物体静止时的重量，其读数 （填“大于”“小于”或“等于”）该物体的真实重量。 14．某人在地面上最多能举起60kg的重物，当此人站在以5m／s2的加速度加速上升的升降机中，最多能举起 kg的重物。(g取10m／s2) 15．在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上，传感器和计算机相连，经计算机处理后得到如图所示的压力F随时间t变化的图象，则该同学是完成一次 （选填“下蹲”或“起立”）的动作，该过程中最大加速度为 m/s2。（g取l0m/s2） 四、解答题 16．一个质量是70kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤，弹簧秤下面挂着一个质量为m=6kg的物体A，当升降机向上运动时，他看到弹簧秤的示数为48N，g取10m/s2，求： （1）此时升降机的加速度的大小； （2）此时人对地板的压力； （3）电梯保持这个加速度运动2s恰好停止，求这两秒内电梯上升的高度。 17．太空探索已成为众多青年才俊的志向，很多年轻人都立志做一名遨游太空的宇航员，但要成为一名宇航员，需具备一定的耐受力能力。在飞船加速过程中，宇航员处于超重状态。人们把这种状态下宇航员对座椅的压力FN与静止在地球表面时所受重力mg的比值，称为耐受力值，用k表示。在选拔宇航员时，要求其耐受力值为4≤k≤12。若某次宇宙飞船执行任务过程中，在飞船起飞阶段宇航员的耐受力值k1=4.2，而重返大气层阶段飞船以a2=5.2m/s2的加速度竖直向下减速运动。设宇航员质量m=75kg，求：（g取10m/s2） （1）飞船起飞阶段加速度a1的大小； （2）返回大气层时宇航员的耐受力值k2。    18．一同学想研究电梯上升过程的运动规律。某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为5kg的砝码和一套便携式DIS实验系统，砝码悬挂在力传感器上，电梯从第一层开始启动，中间不间断，一直到最高层停止。在这个过程中，显示器上显示出的力随时间变化的关系如图所示。取重力加速度g=10m/s2，根据图中的数据，求： （1）电梯在最初加速阶段的加速度a1与最后减速阶段的加速度a2的大小； （2）电梯在3.0～13.0 s时间段内的速度v的大小； （3）电梯在19.0 s内上升的高度H。 19．上海中心大厦是由美国Gensler建筑设计事务所设计，总高度632 m，是世界第二高建筑，游客乘坐世界最快观光电梯从观景台下行开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达地面只需70 s，运行的最大速度为10 m/s。东东同学将一台秤静置于观光电梯地板上，将质量为2.4 kg的物体放置于台秤上，在电梯加速阶段台秤示数为22.8 N，电梯减速运动到地面的时间为10 s，若电梯加速、减速过程可视为匀变速直线运动，匀速运动时的速度达到最大值，求: （1）电梯在加速下降过程中，电梯中乘客处于超重还是失重状态； （2）观景台的高度； （3）电梯减速阶段物体对台秤的压力。    试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《4.6 失重和超重 分层练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A C D C C B D BC BC 题号 11 12 答案 BC AC 1．D 【详解】A．飞行表演重点看飞机的姿态，故不可看成质点，A错误； BC．歼-35A向下俯冲，可能向下加速也可能向下减速，BC均错误。 D．加油机给歼-35A空中加油时，二者处于相对静止状态，以歼-35A为参考系，加油机是静止的，D正确。 故选D。 2．A 【详解】A．电梯匀加速上升，加速度的大小为2m/s2，由牛顿第二定律 F﹣mg=ma 解得 F= m(g+a)=12m B．电梯匀减速上升，加速度向下，由牛顿第二定律 mg﹣F=ma 解得 F=m(g﹣a)=8m C．电梯匀加速下降，加速度向下，由牛顿第二定律 mg﹣F=ma 解得 F=m(g﹣a)=9m D．电梯匀减速下降，加速度向上，由牛顿第二定律 F﹣mg=ma 解得 F=m(g+a)=11m 所以，通过计算，可得电梯匀加速上升，加速度的大小为2m/s2时，体重计的示数最大。 故选A。 3．C 【详解】当电梯匀速上升或匀速下降时，绳的拉力与重物的重力大小相等；当电梯加速上升时，重物处于超重状态，绳的拉力大于重物的重力；当电梯加速下降时，重物处于失重状态，绳的拉力小于重物的重力，综上所述可知电梯加速上升时绳的拉力最大。 故选C。 4．D 【详解】A．电梯正在减速上升，加速度向下，故在电梯中的乘客处于失重状态，故A错误； B．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，加速度水平向前，列车上的乘客不处于超重状态，故B错误； C．对地静止的悬浮在空中的热气球，加速度为零，既不超重，也不失重，故C错误； D．“神舟”六号飞船在绕地球做圆轨道运行时，飞船内的宇航员处于完全失重状态，故D正确。 故选D。 5．C 【详解】小明同学体重计的示数比升降机静止时候要小，说明小明同学处于失重状态，升降机加速度向下，升降机可能向上减速或向下加速，小明同学的重力不变。 故选C。 6．C 【分析】考查超重和失重． 【详解】上升、下降时，都只受重力作用，加速度都向下，都为失重状态，ABD错误，C正确，故选C． 7．B 【详解】AB．电梯刚启动时，处于加速阶段，小明所受电梯地板支持力大于重力，处于超重状态，A错误，B正确； C．电梯上升过程中，在加速阶段，小明处于超重状态，在减速阶段，小明处于失重状态，C错误； D．电梯从1层直达26层的过程中，小明的速度方向始终为向上，D错误。 故选B。 8．D 【详解】A．物体处于超重状态，根据牛顿第二定律 可知物体有向上的加速度，那么升降机也就有向上的加速度（即加速度方向竖直向上），此时可以是向下减速，也可以是向上加速，故ABC错误； D．根据牛顿第二定律 可知台秤示数比静止时增大，故D正确； 故选D。 9．BC 【详解】A．0~5 s内，速度为正值，电梯向上运动，图像的斜率表示加速度，斜率为正值，加速度方向向上，则观光电梯在加速上升，该同学处于超重状态，故A错误； B．5~10 s内，电梯速度一定，电梯向上做匀速直线运动，人处于平衡状态，电梯对人的支持力大小等于他所受重力大小，根据牛顿第三定律，人对电梯的压力大小等于电梯对人的支持力，可知，该同学对电梯底板的压力大小等于他所受的重力，故B正确； C．在10~20s内，速度为正值，电梯向上运动，速度减小，斜率为负值，表明观光电梯在减速上升，加速度方向向下，可知该同学处于失重状态，故C正确； D．在20~25s内，速度为负值，大小增大，观光电梯在加速下降，加速度方向向下，该同学处于失重状态，故D错误。 故选BC。 10．BC 【详解】对物体分析，根据牛顿第二定律得 方向竖直向下，可知电梯以的加速度减速上升，或以的加速度加速下降，故BC正确；AD错误。 故选BC。 11．BC 【详解】AB．合力为零时，速度最大，A错误，B正确； C．从B点到C点过程中，绳子拉力逐渐增大，根据 可知，合力减小，加速度减小，拉力小于重力，处于失重状态。C正确； D．从C点到D点过程中，绳子拉力逐渐增大，根据 可知，合力增大，加速度增大，拉力大于重力，处于超重状态。D错误。 故选BC。 12．AC 【详解】AB．由题意可知返回舱匀减速下降，加速度方向竖直向上，则返回舱处于超重状态，故A正确，B错误； CD．从下降速度为时开始计时，经过时间降落到地面，速度恰好减为零，根据运动学公式可知，时刻返回舱离地面的高度为 设返回舱匀减速下降的加速度大小为，则有 则返回舱在时刻的速度大小为 返回舱在时间内下降的高度为 则返回舱在时刻距离地面的高度为 故C正确，D错误。 故选AC。 13． 满足 大于 【详解】[1]以实验者为参考系，物体相对实验者处于静止状态，所以当释放手中的物体，可以看到该物体满足落体“以匀加速下落”的规律。 [2]当用弹簧测量物体时，因为物体随升降机一起向上做匀加速运动，物体处于超重状态，所以弹簧测力计的读数大于物体重力。 14．40 【详解】某人在地面上最多能举起60kg的重物，故人的举力与重力平衡，为 F=Mg=600N 在以5m/s2的加速度加速上升的升降机中，重物受重力和举力，根据牛顿第二定律，有 F-mg=ma 解得 【点睛】本题关键是明确人的举力是一定的，然后结合平衡条件和牛顿第二定律列式分析. 15． 起立 7 【详解】[1] 对人的运动过程分析可知，人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，此时人对传感器的压力小于人的重力的大小；在减速下蹲的过程中，加速度方向向上，处于超重状态，此时人对传感器的压力大于人的重力的大小，起立过程开始加速起立，加速度向上，处于超重状态，后减速上升，加速度向下，处于失重状态，根据图像，可知是先超重，后失重，则是起立动作 [2]当压力最大时，加速度最大，根据牛顿第三定律，压力大小等于支持力，对于该同学根据 解得 当压力最小为0.3G时，对于该同学根据牛顿第二定律有: 故该过程中最大加速度为 16．（1）a=2m/s2 ； （2）560N ；（3）4m。 【详解】（1）对物块A由牛顿第二定律得 解得 （2）对人由牛顿第二定律得 解得 由牛顿第三定律得，此时人对地板的压力 （3） 解得 17．（1）32m/s2；（2）1.52 【详解】（1）飞船起飞阶段，由题可知 得到 宇航员与飞船加速度相同，起飞时宇航员受力如图1：重力mg、支持力与压力等大为； 根据牛顿第二定律，取竖直向上为正方向，有 代入数据，解得 （2）飞船返回大气层时，宇航员受力如图2：重力mg、支持力      根据牛顿第二定律，取竖直向上为正方向， 有： 根据牛顿第三定律代入数据，解得耐受力值 18．（1）1.6m/s2，0.8m/s2；（2）4.8m/s；（3）69.6m。 【详解】（1）电梯上升可分为三个阶段，加速上升、匀速运动、减速上升，由图可知，电梯在0-3s内匀加速速上升，3-13s内匀速上升，13-19s内匀减速上升． 由图知，匀速时的读数为砝码的重力，为50N；电梯在加速上升时对砝码的拉力F1=58N，根据牛顿第二定律有： 解得：m/s2 电梯在减速阶段对砝码的拉力F2=46N，根据牛顿第二定律有： 解得：m/s2，即大小为0.8m/s2，负号表示加速度的方向与拉力方向相反； （2）物体匀加速运动3s后做匀速运动，匀速运动的速度为匀加速运动的末速度，故3s末的速度 1.6×3m/s=4.8m/s （3）电梯匀加速速上升的距离： m 电梯匀速上升的距离： m 电梯匀减速上升的距离： m 所以电梯在19s内上升的高度： m 19．（1）失重状态；（2）550 m；（3）26.4 N 【详解】（1）电梯在加速下降过程中，加速度向下，电梯中乘客处于失重状态。 （2）在加速下降过程中，物体的加速度大小为 加速运动的时间为 通过的位移为 匀减速通过的位移为 匀速运动的时间为 t2=t−t1−t3=40 s 通过的位移为 x2=vt2=10×40 m=400 m 则有观景台的高度为 h=x1+x2+x3=550 m （3）在减速阶段，加速度大小为 根据牛顿第二定律可知 FN−mg=ma′ 解得 FN=26.4 N。 根据牛顿第三定律，可得物体对台秤的压力 F′N=FN=26.4 N 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $