5.5 超重与失重 练习-2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

5.5 超重与失重 一、单选题 1．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，g取，下列说法正确的是( ) A.从a到b过程，人的加速度方向向下 B.从a到b过程，人的重力先减小后增大 C.下蹲过程中人处于失重状态 D.6s内该同学做了2次下蹲～起立的动作 2．图甲为盘山景区的观光索道。某段时间其运行的简化示意图如图乙所示，缆车车厢通过悬臂悬挂在缆绳上，并沿倾斜直缆绳匀加速上行。车厢水平底板上的物体与车厢保持相对静止，悬臂始终竖直，忽略空气阻力。下列说法正确的是( ) A.悬臂对车厢的作用力沿缆绳向上 B.底板对物体的摩擦力方向水平向右 C.底板对物体的支持力大于物体对底板的压力 D.物体处于超重状态，且底板对物体的作用力竖直向上 3．某同学为了体验超重与失重状态，在竖直运行的电梯中放置了一个台秤，该同学站在台秤上，电梯静止时台秤的示数为50kg，当电梯向下以加速度运动过程中，该同学所处的状态和台秤的示数约为（g取）( ) A.失重状态，40kg B.失重状态，50kg C.超重状态，50kg D.超重状态，60kg 4．蹦极是以弹性绳索固定身体进行高空跳跃的极限运动。某游客蹦极时从高台跳下，最后在绳索的拉力作用下悬停在空中。关于游客第一次从最高点下降到最低点的过程，下列说法正确的是( ) A.一直处于失重状态 B.一直处于超重状态 C.先处于失重状态后处于超重状态 D.先处于超重状态后处于失重状态 5．如图，物块A放在一个静止的木箱内，由于A受到弹簧拉力大于最大静摩擦力而不能保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使A相对木箱静止不动，下列情况中一定不可以的是( ) A.让木箱向右加速 B.让木箱向上加速 C.让木箱向下加速 D.在物块上加重物 6．北京时间2025年10月31日，搭载了神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭点火发射升空。与神舟二十一号航天员乘组一起前往天宫空间站的还有两雌两雄四只小鼠，用于首次在轨实施国内啮齿类哺乳动物空间科学实验。随后四只小鼠随载人飞船返回地球。关于四只小鼠在随火箭发射升空和随返回舱回到地面的过程中，下列说法正确的是( ) A.随火箭加速上升过程中，小鼠处于超重状态 B.整个上升过程中，小鼠均处于失重状态 C.随返回舱在着陆场附近匀速下降过程中，小鼠处于超重状态 D.随返回舱在着陆场附近减速下降过程中，小鼠处于失重状态 7．如图所示的四幅图，可以在绕地球做匀速圆周运动的“天宫二号”舱内完成的是( ) A.如图甲，用台秤称量重物的质量 B.如图乙，用水杯喝水 C.如图丙，用沉淀法将水与沙子分离 D.如图丁，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动 8．李南在学习了超重和失重后，到科技馆做实验，他站在压力传感器上在10秒内连续做了2次“下蹲—起立”的动作，则屏幕上压力随时间变化的图线大致呈现为下图中的( ) A. B. C. D. 9．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，体重计示数为如图所示的40kg。电梯突然启动，在启动的一段时间内，该同学发现体重计示数为45kg，取重力加速度大小，下列说法正确的是( ) A.该同学的质量变大了 B.电梯启动时一定在竖直向上运动 C.电梯启动时可能在竖直向下运动 D.电梯启动时的加速度大小为 10．为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是( ) A.顾客始终受到摩擦力的作用，且沿斜面向上 B.顾客始终处于超重状态 C.顾客在加速阶段处于失重状态 D.顾客在加速阶段受到扶梯的作用力斜向右上方 11．2025年11月10日，我国在海南商业航天发射场使用长征十二号运载火箭，成功将卫星互联网低轨13组卫星发射升空。下列说法正确的是( ) A.发射前，发射塔对火箭的支持力是由发射塔的形变引起的 B.点火时，喷出的燃气对火箭的作用力与火箭重力是一对平衡力 C.点火时，喷出燃气对火箭的作用力大于火箭对喷出燃气的作用力 D.从开始点火至离开发射塔，运载火箭处于失重状态 12．2025年10月31日23时44分，神舟二十一号载人飞船从酒泉卫星发射中心发射升空，三名航天员随飞船一起前往中国空间站开展太空科研工作。下列说法正确的是( ) A.加速起飞时航天员的重力变大 B.加速起飞时航天员处于失重状态 C.在空间站内，航天员不受重力 D.在空间站内，航天员处于完全失重状态 13．小孩玩蹦床，在时刻刚好落到水平网上，对蹦床的作用力大小F与时间t的关系如图所示。将蹦床运动近似为在竖直方向上的运动，不计空气阻力，则小孩( ) A.在时间内，始终处于超重状态 B.在时间内，始终处于失重状态 C.在时间内，始终处于失重状态 D.在时间内，先处于失重状态后处于超重状态 14．如图所示，一块橡皮用细线悬挂于点O，现用一支铅笔贴着细线的左侧水平向右匀速移动，运动过程中保持铅笔的高度不变，悬挂橡皮的细线始终保持竖直。在铅笔碰到橡皮前，下列说法正确的是( ) A.橡皮处于超重状态 B.橡皮处于失重状态 C.橡皮做匀速直线运动 D.橡皮做速度大小不变的曲线运动 二、多选题 15．如图为一超重报警装置示意图，高为L、横截面积为S、质量为m、导热性能良好的薄壁容器竖直倒置悬挂，容器内有一厚度不计、质量为m的活塞，活塞不挂重物稳定时正好封闭一段长度为的理想气柱。活塞可通过轻绳连接受监测重物，当活塞下降至离容器底部处的预警传感器处时，系统发出超重预警。已知初始时环境热力学温度保持为，大气压强为，重力加速度为g，不计摩擦阻力，下列说法正确的是( ) A.刚好触发超重预警时所挂重物的质量为 B.刚好触发超重预警时所挂重物的质量为 C.刚好触发超重预警时，若环境温度缓慢降低5%，活塞上升至离容器底部0.65L处 D.刚好触发超重预警时，若环境温度缓慢降低5%，活塞上升至离容器底部0.76L处 16．神舟21号载人飞船完成空间站驻留任务后，实现了三圈快速返回，仅用小时便成功着陆于东风着陆场，其发射、在轨运行和返回过程均出现超重与失重现象。下列说法正确的是( ) A.飞船发射升空加速阶段，航天员处于超重状态，航天员所受重力变大 B.飞船从空间站撤离后，在无动力下落阶段（未进入大气层），加速度方向向下，航天员处于失重状态 C.飞船返回舱再入大气层后，通过受控滑翔装置减速，此过程航天员对座椅的压力大于自身重力 D.返回舱距地面约处打开降落伞减速，航天员处于失重状态 17．如图所示，质量为的物体A放在光滑的水平桌面上，通过绳子与质量为m的物体B相连，绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都忽略不计，绳子不可伸长，物体B与竖直面无摩擦，重力加速度为g，对物体A和B从静止释放后到物体A碰到滑轮之前的运动，下列说法正确的是( ) A.物体A的加速度大小为 B.物体A的加速度大小为 C.物体B处于失重状态 D.绳子的拉力为 18．为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，可以绘制出压力随时间变化的图线。某次实验获得的图线如图所示，a、b、c为图线上的三个点，下列说法正确的是( ) A.为一次“下蹲”过程 B.为一次“站起”过程 C.为超重过程，为失重过程 D.为失重过程，为超重过程 19．某同学在身高体重测量仪上迅速蹲下，用计算机采集该同学受到的支持力F随时间t变化的图像如图所示。则关于该同学在下蹲过程中，下列判断正确的( ) A.所受重力变小 B.所受重力不变 C.先处于失重状态，后处于超重状态 D.先处于超重状态，后处于失重状态 20．某同学为测量物块与电梯水平地板间的动摩擦因数，将弹簧测力计一端固定在电梯侧壁上，另一端连接质量为物块并保持测力计水平。现用手将物块缓慢向左移动至某一位置，放手后物块保持静止状态，此时弹簧测力计示数如图甲所示。时电梯启动，用手机内置的加速度传感器测得电梯运动的图像如图乙所示（以竖直向上为正方向），在的时间内，电梯运行过程中的某一时刻物块恰好被拉动，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小，以下说法正确的是( ) A.内，物块处于超重状态 B.时，物块恰好被拉动 C.物块和电梯水平地板间的动摩擦因数为0.4 D.若启动时电梯发生故障，以的加速度竖直向下加速，这一瞬间物体的加速度大小为 21．为了提升城市形象和居住环境品质‌，进一步提高居民生活质量，促进社会的可持续发展，常德市‌近年来积极鼓励老旧小区业主加装垂直电梯，如图甲所示。取竖直向上方向为正方向，小明同学利用速度传感器在电梯内测量了电梯某一次从静止开始运行时的速度，经计算机处理后得到如图所示的图像，则以下说法中正确的是( ) A.时电梯运动方向发生改变 B.，电梯向上运动，小明处于超重状态 C.，电梯向上匀速运动 D.时电梯向上运动距离达到最高 22．张华同学站在升降电梯内的体重秤上，电梯静止时，体重秤示数为50kg。电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重秤示数如图所示，重力加速度g取，则在这段时间内( ) A.该同学所受的重力变大 B.电梯一定竖直向上运动 C.该同学处于超重状态 D.电梯的加速度大小为 参考答案 1．答案：A 解析:A.从a到b过程，人处于下蹲失重状态，人的加速度方向向下，故A正确； B.无论下蹲还是起立，人的重力都不会发生变化，故B错误； CD.下蹲和起立过程都有超重和失重现象，下蹲先失重后超重，起立先超重后失重，故6s内该同学做了1次下蹲～起立的动作，故CD错误。 故选A。 2．答案：B 解析:A.以车厢和物体整体为研究对象，受到重力和悬臂的作用力。其合外力方向沿缆绳向上。 根据力的平行四边形定则，因此悬臂对车厢的作用力方向不可能沿缆绳向上，而是斜向右上方且比缆绳更陡，A错误； B.对车厢内的物体进行受力分析。物体随车厢一起沿缆绳匀加速上行，物体的加速度的水平分量向右，所以摩擦力的方向水平向右，B正确； C.底板对物体的支持力和物体对底板的压力是一对作用力与反作用力。根据牛顿第三定律，它们的大小总是相等，方向相反，C错误； D.在竖直方向上，物体有向上的加速度，所以物体处于超重状态。底板对物体的作用力是支持力和摩擦力的合力。它们的合力方向斜向右上方，而不是竖直向上，D错误。 故选B。 3．答案：A 解析:电梯静止时，台秤示数为50kg，即人的质量。 当电梯以加速度向下运动时，加速度方向向下，人处于失重状态。 取向下为正方向，根据牛顿第二定律 解得支持力 台秤示数为支持力对应的质量值 故该同学处于失重状态，台秤示数约为40kg。 故选A。 4．答案：C 解析:游客从最高点（速度为零）开始下降，初始阶段绳索松弛，仅受重力作用，加速度向下（），处于失重状态。随着绳索拉紧，拉力逐渐增大；当拉力小于重力时，加速度仍向下（），失重状态持续；当拉力大于重力时，加速度向上（），进入超重状态，直至最低点（速度为零，加速度向上）。因此，过程为先失重后超重。故选C。 5．答案：C 解析:A.设物块A与木箱间的动摩擦因数为，木箱对物块A的支持力为，由题意可知，物块A放在一个静止的木箱内时，由于物块A受到弹簧拉力大于最大静摩擦力而不能保持静止，则有 且此时 则对物块A列牛顿第二定律方程有 故物块A有向右的加速度，所以要使物块A相对木箱静止不动，可以让木箱向右加速，故A正确，不符合题意； BD.由上面分析可知，要想使物块A相对木箱静止不动，也可以通过增大物块A与木箱间的最大静摩擦力来实现，如在物块A上加重物或让木箱向上加速（物块处于超重状态，支持力大于重力）都可以使木箱对物块A的支持力增大，从而增大了物块A与木箱间的最大静摩擦力，则可以使物块A相对木箱静止不动，故BD正确，不符合题意； C.若让木箱向下加速，物块将处于失重状态，木箱对物块A的支持力将减小，从而使物块A与木箱间的最大静摩擦力减小，所以物块A不可能相对木箱静止不动，故C错误，符合题意。 故选C。 6．答案：A 解析:AB.随火箭加速上升过程中，加速度方向向上，小鼠处于超重状态，故A正确，B错误； C.随返回舱匀速下降过程中，加速度为零，小鼠处于平衡状态，既不超重也不失重，故C错误； D.随返回舱减速下降过程中，加速度方向向上，小鼠处于超重状态，故D错误。 故选A。 7．答案：D 解析：重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤称量重物的质量，A错误；水杯中的水处于完全失重状态，不会因重力而流入嘴中，B错误；沙子处于完全失重状态，不能通过沉淀法与水分离，C错误；小球处于完全失重状态，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动，D正确. 8．答案：D 解析:对人第1次“下蹲-起立”过程分析，人下降时先是加速下降，处于失重状态，到达最大速度后，再减速下降，处于超重状态，故对应压力先减小后增大；人起立时先是加速上升，处于超重状态，达到最大速度后，再减速上升，处于失重状态，故对应先超重再失重，则压力先增大后减小。人第2次“下蹲—起立”的情况重复第1次“下蹲—起立”的情况。 故选D。 9．答案：B 解析:A.该同学的质量不变，故A错误； BC.该同学在这段时间内处于超重状态，电梯启动时一定在竖直向上运动，故B正确，C错误； D.根据牛顿第二定律，可知其中解得故D错误。故选B。 10．答案：D 解析:A.以人为研究对象，加速过程中，人受到静摩擦力、重力、支持力三个力的作用下沿电梯加速上升；匀速运动时，人受到重力及支持力作用，故A错误； B.当电梯加速上升阶段，具有向上的加速度，则人处于超重状态，匀速运转时，处于平衡状态，选项BC错误； D.在慢慢加速的过程中，受力如图，物体加速度与速度同方向，合力斜向右上方，因而顾客受到的摩擦力与接触面平行水平向右，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，选项D正确。 故选D。 【点睛】本题考查了牛顿第二定律在生活中的应用，要熟练应用牛顿第二定律解决生活中的具体问题，提高理论联系实际的能力，注意可以通过分解加速度再分析受力的方法进行分析受力情况。 11．答案：A 解析:A.发射前，发射塔对火箭的支持力属于弹力，弹力是由施力物体（发射塔）发生弹性形变而产生的力，故A正确； B.点火时，火箭加速上升，喷出燃气对火箭的作用力（推力）方向向上，火箭重力方向向下，但推力大于重力（因火箭加速），二者不满足平衡力条件（大小相等、方向相反、作用在同一物体上且合力为零），故B错误； C.根据牛顿第三定律，喷出燃气对火箭的作用力与火箭对喷出燃气的作用力是一对作用力与反作用力，二者大小相等、方向相反，故C错误； D.从开始点火至离开发射塔，火箭加速上升，加速度方向向上，根据超重失重原理（加速度向上为超重，向下为失重），火箭处于超重状态，故D错误。 故选A。 12．答案：D 解析:A.加速起飞时，航天员质量不变，位置变化微小，重力加速度变化可忽略，因此重力大小不变，故A错误； B.加速起飞时，飞船加速度方向向上，航天员所受支持力大于重力，处于超重状态，而非失重状态，故B错误； C.重力是地球对物体的吸引力，在空间站内，航天员仍受重力作用，重力提供向心力使其绕地球运动，故C错误； D.在轨道上，航天员与空间站一起做圆周运动，重力完全提供向心力，因此处于完全失重状态，故D正确。 故选D。 13．答案：B 解析:A.在时间内，人到达最低点后逐渐上升，离开蹦床前存在蹦床对人的弹力等于人的重力的时刻，在相等之前，根据牛顿第三定律和第二定律蹦床对人的弹力，加速度向上，人处于超重状态；在弹力等于重力之后，蹦床对人的弹力，加速度向下，人处于失重状态，故A错误； B.在时间内，，人和蹦床无接触，做竖直上抛运动，加速度方向始终向下，始终处于失重状态，故B正确； C.在时间内，人接触蹦床并逐渐到达最低点，人先加速后减速，加速度方向先向下后向上，因此先失重后超重，故C错误； D.在时间内的状态和在时间内相同，先超重后失重，故D错误。 故选B。 14．答案：A 解析:AB.设铅笔匀速移动的速度大小为v，将铅笔与绳子接触点的速度沿绳方向和垂直于绳子方向分解，所以橡皮在竖直方向上的速度大小因铅笔移动过程逐渐增大，故橡皮在竖直方向上做加速运动，橡皮处于超重状态，故A正确，B错误； CD.橡皮在水平方向上随铅笔做匀速直线运动，合速度大小 故橡皮做速度增大的曲线运动，故CD错误。 故选A。 15．答案：BD 解析：不挂重物时，对活塞有，封闭气体的初始压强，挂上重物刚好触发超重预警时有，封闭气体压强，气体发生等温变化，有，即，解得，A错误，B正确；刚好触发超重预警时，若环境温度缓慢降低5%，即温度变为，气体发生等压变化，有，则，又，解得，C错误，D正确。 16．答案：BC 解析:A.飞船发射升空加速阶段，加速度向上，属于超重现象，航天员所受重力没有变化，A错误； B.飞船从空间站撤离后，在无动力下落阶段（未进入大气层），加速度方向向下，属于失重现象，飞船、航天员均处于失重状态，B正确； C.飞船返回舱再入大气层后，通过受控滑翔装置减速，加速度向上，座椅对航天员的支持力大于重力； 航天员对座椅的压力与座椅对航天员的支持力大小相等，所以航天员对座椅的压力大于自身重力，C正确； D.返回舱距地面约10km处打开降落伞减速，加速度向上，航天员处于超重状态，D错误。 故选BC。 17．答案：AC 解析:ABD.物体AB连在一起，加速度大小相等，以物体A为对象，根据牛顿第二定律可得以物体B为对象，根据牛顿第二定律可得联立解得，，故A正确，BD错误； C.因物体B有竖直向下的加速度，故物体B处于失重状态，故C正确。 故选AC。 18．答案：BC 解析:根据题意，由图可知，过程，压力大于重力，为超重过程，人具有向上的加速度，人从静止开始运动，则只能是向上加速运动，到b时加速到最大速度，过程向上减速，具有向下的加速度，处于失重状态，即失重过程，综合以上分析可知，为一次“站起”过程。 故选BC。 19．答案：BC 解析:AB.该同学在迅速下蹲的过程中，人的质量m和重力加速度g均未改变，因此重力保持不变。故A错误，B正确； CD.由题图可知，刚开始支持力小于重力，该同学处于失重状态，后来支持力又大于重力，则该同学又处于超重状态，故C正确，D错误。 故选BC。 20．答案：ACD 解析:A.由图乙可知，内，物块加速度竖直向上，即物体处于超重状态，故A正确； BC.由图像可知，0~2s内，电梯处于超重状态，则物块对电梯的压力大于重力，最大静摩擦力较大，物块相对电梯静止，4~6内，电梯处于失重状态，物块对电梯的压力小于重力，且加速度减小，所以若某一时刻物块恰好被拉动，应该是压力最小的时刻即向下的加速度最大的时刻，也就是第4s末，此时在竖直方向，根据牛顿第二定律 水平方向 其中 解得，故B错误，C正确； D.在竖直方向，根据牛顿第二定律 水平方向 其中 解得 这一瞬间物体的加速度大小为，故D正确。 故选ACD。 21．答案：BC 解析:A.图像速度的正负表示方向，10s时速度仍然为正值，可知，时电梯运动方向没有发生改变，故A错误； B.，速度为正值，电梯向上做加速运动，加速度方向向上，可知，小明处于超重状态，故B正确； C.，速度为正值，大小一定，可知，电梯向上匀速运动，故C正确； D.之前速度为正值，电梯向上运动，之后速度为负值，电梯向下运动，可知，时电梯向上运动距离达到最高，故D错误。 故选BC。 22．答案：CD 解析:AC.由题图知，体重秤示数变大，合外力向上，加速度向上，说明该同学在这段时间内处于超重状态，他对体重秤的压力变大，但他的重力没有改变，故A错误，C正确； B.该同学处于超重状态，加速度方向竖直向上，但电梯可能竖直向上做加速运动，也可能竖直向下做减速运动，故B错误； D.根据体重秤示数，可知人对电梯的压力为 根据牛顿第三定律可知，电梯对人的支持力 对人，由牛顿第二定律有 方向竖直向上，故电梯的加速度大小为，方向竖直向上，D正确。 故选CD。 学科网（北京）股份有限公司 $