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

第3节 超重和失重 跟踪检测 A组：合格性水平训练 一、选择题: 1.(超重、失重)下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是(　　) A．电梯正在减速上升，人在电梯中处于超重状态 B．电梯正在加速下降，人在电梯中处于失重状态 C．举重运动员托举杠铃保持静止，运动员处于超重状态 D．列车在水平轨道上加速行驶，车上的人处于超重状态 2．(超重、失重)如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，降落伞未打开时不计空气阻力。下列说法正确的是(　　) A．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零 B．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力 C．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力 D．在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力 3．(超重、失重)箱式电梯里的台秤秤盘上放着一物体，在电梯运动过程中，某人在不同时刻拍下了甲、乙、丙三张照片，如图所示，乙图为电梯匀速运动时的照片。从这三张照片可判定(　　) A．拍摄甲照片时，电梯一定处于加速下降状态 B．拍摄丙照片时，电梯可能处于减速上升状态 C．拍摄丙照片时，电梯一定处于加速上升状态 D．拍摄甲照片时，电梯可能处于匀速下降状态 4．(超重、失重)如图所示，质量为m的小球挂在电梯的天花板上，电梯在以大小为的加速度向下加速运动的过程中，小球(　　) A．处于失重状态，所受拉力为 B．处于失重状态，所受拉力为 C．处于超重状态，所受拉力为 D．处于超重状态，所受拉力为 5. (超重、失重)若货物随升降机运动的v­t图像如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是(　　) 6．(超重、失重)(多选)如图所示，小敏正在做双脚跳台阶的健身运动。若忽略空气阻力，小敏起跳后，下列说法正确的是(　　) A．上升过程处于超重状态 B．下降过程处于超重状态 C．上升过程处于失重状态 D．下降过程处于失重状态 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 7．(超重、失重)在电梯中，把一物体置于台秤上，台秤与力传感器相连，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像如图所示。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(结果保留两位小数)? 8．(综合)一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重。一个可乘坐十多个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。已知座舱开始下落时的高度为75 m，当落到离地面30 m的位置时开始制动，座舱均匀减速。重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。 (1)求座舱下落的最大速度的大小； (2)求座舱下落的总时间； (3)若座舱中某人用手托着重30 N的铅球，求座舱下落过程中球对手的压力大小。 B组：等级性水平训练 一、选择题: 9．(超重、失重)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完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图像，则下列图像中可能正确的是(　　) 10．(超重、失重)高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷，当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙所示。不计空气阻力，则下列说法正确的是(　　) A．人向上弹起的过程中，一直处于超重状态 B．人向上弹起的过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力 C．从最高点下落至最低点的过程，人先做匀加速运动后做匀减速运动 D．弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力 11．(超重、失重)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650 N，除此以外，还可以得到以下信息(　　) A．1 s时人处在下蹲的最低点 B．2 s时人处于下蹲静止状态 C．该同学做了2次下蹲—起立的动作 D．下蹲过程中人始终处于失重状态 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 12．(综合)质量为50 kg的人站在升降机内的体重计上。若升降机由静止上升的过程中，体重计的示数F随时间t的变化关系如图所示，g取10 m/s2。求： (1)0～10 s内升降机的加速度； (2)20 s内人上升的高度。 13．随着航空技术的发展，飞机的性能越来越好，起飞的跑道要求也是越来越短，有的还可以垂直起降。为了研究在失重情况下的实验，飞行员将飞机开到高空后，让其自由下落，模拟一种无“重力”(完全失重状态)的环境，以供研究人员进行科学实验。每次下降过程可以获得持续30秒之久的“零重力”状态，以便研究人员进行不受重力影响的实验，而研究人员站在飞机的水平底板上所能承受的最大支持力为重力的2.5倍。为安全起见，实验时飞机高度不得低于800 m。飞机的飞行高度至少为多少？ 参考答案： 1.答案　B解析　电梯正在减速上升，加速度向下，故电梯中的乘客处于失重状态，A错误；电梯正在加速下降，加速度向下，故电梯中的乘客处于失重状态，B正确；举重运动员托举杠铃保持静止，竖直方向的加速度为0，运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，C错误；列车在水平轨道上加速行驶时，竖直方向的加速度为0，车上的人既不处于超重状态也不处于失重状态，D错误。 2.答案　A解析　在降落伞未打开的下降过程中，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，A、B之间安全带的作用力为零，A正确，B、C错误；在降落伞打开后减速下降过程中，加速度向上，则A、B处于超重状态，故安全带对B的拉力大于B的重力，D错误。 3.答案　B解析　由于乙图是电梯匀速运动时的照片，由照片可以看出此时物体的真实重量。甲图的台秤的示数大于物体的重量，物体处于超重状态，电梯可能处于减速下降状态或加速上升状态，A、D错误；丙图的台秤的示数小于物体的重量，物体处于失重状态，此时电梯有向下的加速度，电梯可能做向下的加速运动或者做向上的减速运动，B正确，C错误。 4.答案　B解析　小球与电梯运动状态相同，小球的加速度的方向向下，处于失重状态。对小球进行受力分析，受重力mg和细线的拉力F作用，根据牛顿第二定律有：mg－F＝ma，所以细线的拉力为F＝mg－ma＝m(g－a)＝，B正确。 5.答案　B解析　由题图可知，货物与升降机的运动过程依次为加速下降、匀速下降、减速下降、加速上升、匀速上升、减速上升，故升降机与货物所处的状态依次为失重、平衡、超重、超重、平衡、失重，B正确。 6.答案　CD解析　若忽略空气阻力，小敏起跳后，在空中运动的过程中只受重力，加速度就是重力加速度。故小敏起跳后，上升过程与下降过程均处于失重状态，C、D正确。 7.答案　(1)30 N　不变　(2)6.67 m/s2　6.67 m/s2 解析　(1)根据题意，4 s到18 s物体随电梯一起匀速运动，由共点力平衡条件与作用力和反作用力相等可知： 物体对传感器的压力和物体的重力相等，即G＝30 N； 根据超重和失重的本质得电梯在超重和失重时物体的重力不变。 (2)物体质量m＝＝3 kg， 超重时：物体受到的支持力大小等于物体对传感器的压力大小，最大为50 N，由牛顿第二定律得 a1＝＝ m/s2≈6.67 m/s2，方向向上。 失重时：物体受到的支持力大小等于物体对传感器的压力大小，最小为10 N，由牛顿第二定律得 a2＝＝ m/s2≈6.67 m/s2，方向向下。 8.答案　(1)30 m/s　(2)5 s (3)前45 m球对手的压力为零，后30 m球对手的压力大小为75 N 解析　(1)座舱做自由落体运动结束时速度最大， 由自由落体速度与位移关系式v2＝2gh， 可得座舱下落的最大速度的大小为 v＝＝ m/s＝30 m/s。 (2)由h＝gt，可得自由落体运动的时间t1＝＝3 s。 由匀变速运动规律可得h2＝t2，解得t2＝＝2 s。 故座舱下落总时间t＝t1＋t2＝3 s＋2 s＝5 s。 (3)前45 m人和铅球都处于完全失重状态，故球对手的压力为零。 匀减速阶段，即后30 m，铅球的加速度大小a＝＝15 m/s2。 由牛顿第二定律可得N－mg＝ma， 铅球的质量m＝＝3 kg， 解得N＝mg＋ma＝75 N， 由牛顿第三定律可知球对手的压力大小为75 N。 9.答案　D解析　 先分析人的运动，根据人的运动确定加速度的方向，再根据牛顿第二定律或超失重的知识确定压力的变化情况。人下蹲时先向下加速再向下减速最后静止，所以下蹲过程中该同学先是处于失重状态(压力小于重力)，再处于超重状态(压力大于重力)，最后静止时压力等于重力，D正确。 10.答案　D解析　人向上弹起的过程，先加速后减速，所以先超重后失重，A错误；人向上弹起的过程中，踏板对人的作用力与人对踏板的作用力是一对相互作用力，大小是相等的，B错误；从最高点下落至最低点的过程，人先加速后减速，由于弹力在变化，所以不是匀变速运动，C错误；弹簧压缩到最低点时，人有向上的加速度，高跷对人的作用力大于人的重力，D正确。 11.答案　B解析　人下蹲过程先是加速下降，到达最大速度后再减速下降，即先失重再超重，由题图可知，t＝1 s时人仍然在加速下降，A、D错误；在t＝2 s时人处于下蹲静止状态，B正确；人起立过程先是加速上升，到达最大速度后再减速上升，即先超重后失重，起立后静止，对应图像可知，该同学做了1次下蹲—起立的动作，C错误。 12.答案　(1)4 m/s2，方向向上　(2)600 m 解析　(1)由图像知，0～10 s内体重计对人的支持力FN＝700 N， 根据牛顿第二定律得：FN－mg＝ma， 即a＝＝ m/s2＝4 m/s2，方向向上。 (2)0～10 s内人的位移为x1＝at＝200 m， 由图像知，10～20 s内体重计对人体的支持力 FN′＝500 N，F合＝FN′－mg＝0， 所以这段时间内升降机做匀速运动，故这段时间内人的位移为 x2＝at1·t2＝400 m， 故20 s内人上升的高度x＝x1＋x2＝600 m。 13.答案：8300 m 解析：前30秒飞机做自由落体运动，解得下降高度h1＝gt＝4500 m 此时v＝gt1＝300 m/s 接着要做匀减速运动，而研究人员站在飞机的水平底板上所能承受的最大支持力为重力的2.5倍 根据牛顿第二定律，有：FN-mg＝ma 所以最大a＝1.5g＝15 m/s2 又下降高度：h2＝＝ m＝3000 m 为安全起见，实验时飞机高度不得低于800 m， 得总高度为H＝3000 m＋4500 m＋800 m＝8300 m。 学科网（北京）股份有限公司 $