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

4.6 超重和失重 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（23-24高三上·上海静安·期中）跳高是田径比赛中一项技术性较强的运动，完整的过程中包含很多物理知识，下列说法正确的是（    ） A．助跑过程，运动员的重力的反作用力是地面对运动员的支持力 B．还未离地的起跳上升阶段，地面对人的作用力大于人对地面的作用力 C．整个起跳上升阶段，运动员处于先超重状态后失重状态 D．在最高点运动员还能继续越过横杆，是因为受到了一个向前的冲力 2．（23-24高一上·贵州毕节·月考）下图是某物体随升降机由一楼运动到某高楼层的过程中的v-t图像，则（　　） A．物体在0～2s内处于失重状态 B．物体在2～4s内处于超重状态 C．物体在4～5s内处于失重状态 D．由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态 3．（23-24高一下·广东韶关·期末）匹克球是一种用球拍击球的运动，它是网球、羽毛球和乒乓球的混合运动.近年来匹克球在我国部分地区逐渐成为“新晋网红运动”.若忽略空气阻力，由我们所学的物理知识可知，以下说法正确的是（　　） A．球在空中飞行时，受重力和推力的作用 B．球撞击球拍时，球拍对球的力大于球对球拍的力 C．球的速度越大，惯性越大 D．球在空中飞行时，处于失重状态 4．（24-25高一下·安徽·阶段练习）2025年2月22日，为期两天的2025年全国室内田径大奖赛暨南京世界田联室内锦标赛测试赛在南京开赛。首日女子撑竿跳高决赛中，牛春格以4米47的成绩收获了冠军。撑竿跳高是田径比赛中一项技术性很强的运动，完整的过程可以简化成三个阶段：持竿助跑、撑竿起跳上升、越杆下落，如图所示。撑竿跳高的过程中包含很多物理知识，下列说法正确的是（　　） A．持竿助跑过程，运动员的重力的反作用力是地面对运动员的支持力 B．撑竿起跳上升阶段，弯曲的撑竿对人的作用力大于人对撑竿的作用力 C．撑竿起跳上升阶段，人先处于超重状态后处于失重状态 D．在最高点手已离开撑竿，运动员还能继续越过横杆，是因为受到了一个向前的冲力 5．（23-24高三上·山西晋城·期中）质量为m的人站在电梯内，电梯从1楼上升到40楼，此过程中电梯速度v随时间t变化的图像如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）    A．0~ t1时间内电梯对人的支持力小于mg B．t1~t2时间内人处于超重状态 C． t2~t3时间内人处于失重状态 D．t₂~t₃|时间内电梯对人的支持力不断减小 6．（25-26高三上·河南新乡·阶段练习）小张同学乘电梯上中原福塔，若电梯先做匀加速运动，后以速度做匀速运动，最后做匀减速运动，三段时间均为，则下列说法正确的是（　　） A．小张同学一直处于超重状态 B．在上升过程中，小张的惯性发生了改变 C．电梯上升的高度是 D．在减速阶段，小张对电梯的压力大于电梯对小张的支持力 7．（23-24高三上·重庆沙坪坝·阶段练习）如图，使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平木板上，甲的N极正对着乙的S极。用手控制木板在竖直方向上做如下运动 （木板始终水平），两磁铁可能吸在一起的是（　　） A．向上匀速 B．向上加速 C．向下减速 D．向下加速 8．（22-23高三上·河南·阶段练习）在高台跳水项目中，跳水运动员站在跳台上要完成静止、下蹲、起跳、离开台面等一系列动作，如图为通过力传感器获取的某跳水运动员（站在力传感器上）在完成这一系列动作过程中与跳台的作用力随时间的变化规律。取重力加速度。则下列说法正确的是（　　） A．该运动员的质量为45kg B．b点为运动员下蹲的最低点 C．运动员在d点的加速度大于f点的加速度 D．运动员在e、f点均处于失重状态 二、多选题 9．（22-23高一下·广东中山·阶段练习）某同学在地面上用体重计称得体重为490N。他将体重计移至电梯内称其体重，至时间段内，体重计的示数如图所示，电梯运行的v-t图像可能是下图中的哪一个？（取电梯向下运动的方向为正）（　　） A． B． C． D． 10．（23-24高一上·四川眉山·期末）某同学站在电梯地板上，利用速度传感器和计算机研究电梯的运动情况，如图所示的图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度随时间变化的情况。选取竖直向上为正方向，重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　） A．在0~25s内，电梯下降了35m B．在0~5s内，电梯加速下降，该同学处于超重状态 C．在15~35s内，电梯速度先减小后增大，该同学处于超重状态 D．在5~15s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯地板的压力大小等于重力大小 三、实验题 11．（25-26高一上·福建三明·期末）为探究超重和失重现象，某同学在电梯内手持弹簧测力计，并在测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度为。 (1)电梯静止时测力计示数如图所示，读数为________N。 (2)电梯上行时，一段时间内测力计的示数为2.5N，则此段时间内物体处于________（填“超重”或“失重”）状态，电梯加速度大小为________（结果保留1位小数）。 12．（2025·海南·一模）如图1所示的实验装置可以用来探究加速度与合外力之间的关系。整个装置放在水平桌面上。打点计时器使用50Hz交流电源，重力加速度为。 (1)该实验______（选填“需要”或“不需要”）补偿阻力。 (2)实验中得到一条纸带如图2所示，图中各点均为计数点，相邻计数点间还有4个计时点未画出，则由纸带数据可知小车的加速度大小为______（结果保留2位有效数字）。 (3)多次增减砂桶中砂子，以改变砂桶（含砂子）的质量，用天平测出并记录下砂桶（含砂子）的质量（远小于小车的质量），测得相应的加速度，得到多组与的数据，然后以为纵坐标、为横坐标建立坐标系，将多组（，）数据在坐标系中描点作图，如果得到的是一条过原点的直线，则说明小车的加速度与合外力成正比。若作出的直线斜率为0.8，则小车的质量______。 (4)实验总会存在误差，本实验中，认为绳子对小车的拉力等于砂桶的重力，实际上，______（选填“＞”或“＜”），从超、失重角度看，砂桶在运动过程中存在______（选填“超重”或“失重”）现象。 四、解答题 13．（23-24高一上·上海浦东新·期末）跳楼机是一种极限游乐设施，它不仅能够带给人们极强的刺激感和兴奋感，还能够锻炼人们的勇气和胆识。通常情况下，跳楼机的塔身高度都在数十米以上，甚至有的高达百米以上。同时，跳楼机的速度也非常快，可以在短时间内将游客提升到高空，然后再瞬间降落，带来极强的刺激感。今年秋游，同学们来到了上海欢乐谷，体验了跳楼机项目——天地双雄。设某同学们质量为50kg，被安全带固定在座椅上，由电动机将座椅提升到离地面50m高处，然后由静止释放，可以认为座椅沿轨道做自由落体运动到距离地面30m时开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动，且下落到离地面5m高处时速度刚好减小到零，g取。 (1)求该同学运动过程中的最大速度和运动的总时间。（写出必要的图示、文字说明、公式、演算等） (2)在座椅做自由落体运动的过程中，座椅对同学的作用力为______N；匀减速过程中，座椅对同学的作用力为______N，此时该同学处于______（选填“超重”或“失重”）状态。 （24-25高一上·上海杨浦·期末）极限项目让人们不断挑战自我。 14．如图所示，攀岩运动员在到达较高处时，为恢复体能，每攀爬一 步都稍作停留。在其确定好双手及蹬脚的位置后，用力一蹬向上攀爬一步 的过程中，运动员（　　） A．先超重，后失重 B．先失重，后超重 C．始终处于超重状态 D．始终处于失重状态 15．攀岩运动员达到最高点后，利用安全绳跳下，双脚触地后顺势弯曲双腿，在他的重心下降的过程中，运动员受到地面支持力F随时间t的变化如图示。下列说法正确的是 （　　） A．t2 时刻加速度为零 B．t2时刻速度最大 C．t1~t2时间内运动员的重心在加速下降 D．t2~t3时间内运动员的重心在减速下降 16．如图（a） 为极限运动爱好者利用绳子爬上高 楼的瞬间，如图 （b） 所示0点为轻绳悬挂点且保持固 定，脚与竖直墙接触点为A， 人的重心在B，A与 B中间部分可简化为轻杆，A点可视作光滑铰链。初始时 ∠OBA=90°， 爱好者在缓慢下降过程中AB长度以及AB与竖直方向的夹角均保持不变，逐渐从AB 位置变化至 A'B'位置。墙对轻杆的弹力大小的变化规律是___________， 轻绳上拉力大小的变化规律是_________。（均选填：A．“逐渐减小” B．“逐渐增大” C． “先减小后增大”） 17．小明玩的蹦床是由六根弹簧将床面固定在底座上，已知小明与床面的总质量为35kg， 当小明静止站在蹦床上时，六根弹簧的弹力大小相等，且都与水平面夹角为5°，此时一根弹簧上的拉力大小为_______N（cos5°=0.996；sin5°=0.087，g=9.8m/s²，取3位有效数字）。 18．小球掉落在轻弹簧的运动与蹦床运动极为相似。将小球轻放到静止轻弹簧的顶端，小球在下降过程中其加速度 a与下降高度h的关系如图（b） 所示。 （1）若小球的质量为m，则弹簧的劲度系数为__________________ （2）小球下降到高度 h0处至运动到最低点，以下说法正确的是( ) A．运动到最低点过程中，小球速度逐渐减小 B．运动到最低点过程中，小球加速度逐渐减小 C．运动到最低点过程中，小球加速度逐渐增加 D．小球在最低点时，速度为零，处于平衡位置 E.在h0位置处，运动员的加速度为零，所以运动员处于平衡状态 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 超重和失重 同步练习-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C D C C C D C BD AC 1．C 【详解】A．根据作用力与反作用力的特点，作用力与反作用力应分别作用在两个物体上，所以运动员的重力的反作用力是运动员对地球的吸引力，而重力和地面对运动员的支持力是一对平衡力，故A错误； B．地面对人的作用力和人对地面的作用力是一对作用力与反作用力，根据作用力与反作用力的特点，作用力与反作用力应大小相等，故B错误； C．整个起跳上升阶段中人先向上做加速运动，加速度方向向上；后向上做减速运动，加速度方向向下，所以运动员处于先超重状态，后处于失重状态，故C正确； D．运动员还能继续越过横杆，是由于运动员具有惯性，将保持向前的运动状态，而不是受到了一个向前的冲力，故D错误。 故选C。 2．C 【详解】A．0～2s物体向上做加速度运动，加速度向上，超重，则A错； B．2～4s物体向上做匀速直线运动，加速度为0，物体不超重也不失重，则B错； C．物体在4～5s内向上做匀减速直线运动，加速度向下，处于失重状态，则C正确； D．物体的超失重是根据加速度方向判断，与质量无关，则D错。 故选C。 3．D 【详解】A．球在空中飞行时，只受重力作用，而不受推力，故A错误； B．球撞击球拍时，由牛顿第三定律可知球拍对球的力等于球对球拍的力，故B错误； C．球的惯性由质量决定，则球的速度越大，惯性依然不变，故C错误； D．球在空中飞行时，只受重力，则处于完全失重状态，故D正确。 故选D。 4．C 【详解】A．持竿助跑过程，运动员的重力的反作用力是人对地球的吸引力，故A错误； B．根据牛顿第三定律可得，撑竿起跳上升阶段，弯曲的撑竿对人的作用力等于人对撑竿的作用力，故B错误； C．撑竿起跳上升阶段，人先向上加速后向上减速，故人先处于超重状态后处于失重状态，故C正确。 D．在最高点手已离开撑竿，运动员还能继续越过横杆，是因为运动员有惯性，并没有受到向前的冲力，故D错误。 故选C。 5．C 【详解】A．0~ t1时间内电梯匀加速上升，处于超重状态，电梯对人的支持力大于mg。故A错误； B．t1~t2时间内电梯匀速上升，人处于平衡状态。故B错误； C．t2~t3时间内电梯减速上升，人处于失重状态。故C正确； D．由图可知t₂~t₃时间内电梯的加速度逐渐减小，由牛顿第二定律可得 可知电梯对人的支持力不断增大。故D错误。 故选C。 6．C 【详解】A．匀加速阶段加速度向上，小张处于超重；匀速阶段无加速度，不超重也不失重；匀减速阶段加速度向下，处于失重状态，故A错误。 B．惯性仅由质量决定，小张质量未变，惯性不变，故B错误。 C．匀加速阶段位移为，匀速阶段位移为，匀减速阶段位移为，总位移为，故C正确。 D．压力与支持力是作用力与反作用力，大小始终相等，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】甲的N极正对着乙的S极，甲、乙两条形磁铁间的磁力，小于或等于木板对两条形磁铁的最大静摩擦力，静止于水平木板上。 A．当木板向上匀速运动，两条形磁铁对木板的压力不变，最大静摩擦力不变，两磁铁静止，故A错误； BC．当木板向上加速或向下减速，两条形磁铁有向上的加速度，对木板的压力增大，最大静摩擦力增大，两磁铁静止，故BC错误； D．当木板向下加速，两条形磁铁有向下的加速度，对木板的压力减小，最大静摩擦力减小，两磁铁可能吸在一起，故D正确。 故选D。 8．C 【详解】A．由图可知运动员的重力为500 N，即运动员的质量为 故A错误； B．运动员下蹲的过程，先向下加速再向下减速，则运动员先失重后超重，即在最低点时运动员与台面之间的作用力应大于重力，因此b点不是下蹲时的最低点，故B错误； C．运动员在d点时，由牛顿第二定律可知 解得 运动员在f点时与台面之间的作用力为零，因此在f点的加速度等于重力加速度 运动员在d点的加速度大于f点的加速度，故C正确； D．运动员在e点时所受的支持力为 650 N>500 N 处于超重状态，故D错误。 故选C。 9．BD 【详解】由图像可知，人先超重，再平衡，最后失重，则电梯的加速度先向上，再匀速或静止，后加速度向下。 AD．若电梯向下运动，则电梯应先匀减速向下，再静止或匀速向下，最后匀加速向下，故A错误，D正确； BC．若电梯向上运动，则电梯应先匀加速向上，再匀速向上，再匀减速向上，故B正确，C错误。 故选BD。 10．AC 【详解】A.在0~25s内，电梯下降了 故A正确； B．在0~5s内，图线斜率为负，说明加速度为负，速度也为负，则电梯加速下降，该同学处于失重状态，故B错误； C．在15~35s内，根据图可知电梯速度先减小后增大，图线斜率为正，加速度方向向上，该同学处于超重状态，故C正确； D．在5~15s内，电梯处于匀速运动状态，该同学对电梯地板的压力大小等于重力大小，故D错误。 故选AC。 11．(1)3.0 (2) 失重 1.6 【详解】（1）该弹簧测力计的最小分度值为0.5N，故读数精确到0.1N，故弹簧测力计读数为。 （2）[1][2]测力计的示数为2.5N，小于物体的重力，则此段时间内物体处于失重状态，对物体，根据牛顿第二定律有 则 12．(1)需要 (2)1.1 (3)1.25 (4) < 失重 【详解】（1）实验目的是探究加速度与合外力的关系，需让小车受到的合外力等于绳子的拉力，因此需要补偿阻力，平衡小车受到的摩擦力。 （2）题意可知相邻计数点时间间隔 逐差法可知 （3）对车有 整理得 可知图像斜率 解得 （4）[1]由于砂桶竖直向下做加速度运动，可知。 [2]砂桶加速向下运动，加速度向下，存在失重现象。 13．(1)20m/s，4.5s (2) 0 900 超重 【详解】（1）座椅沿轨道做自由落体运动到距离地面30m时开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动 解得最大速度即减速的初速度 自由落体时间 匀减速运动时间 解得 运动的总时间 （2）[1][2][3]在座椅做自由落体运动的过程中，座椅和同学处于完全失重状态，座椅对同学的作用力为0N，匀减速过程中，座椅对同学的作用力 ， 解得 因为加速度向上，所以处于超重状态。 14．A 15．D 16． A B 17．657 18． E 【解析】14．运动员竖直方向向上先做加速运动后做减速运动，加速度先向上后向下，则该过程运动员先处于超重状态，后处于失重状态，故选A。 15．A．t2时刻支持力大于重力，合力不等于零，则加速度不为零，故A错误； B C．由图可知，t1时刻消防队员双脚触地，在t1至t2时间内消防员受到的地面的支持力先小于重力后大于重力，其合力先向下后向上，其加速度先向下后向上，所以时间内消防队员的重心先向下加速后向下减速，时刻速度不是最大，故BC错误； D．在t2至t3时间内他所受的合力向上，则加速度向上，故消防员的重心在减速下降，故D正确。 故选D。 16．[1][2]由分析可知，AB杆提供支持力，否则无法平衡。两种情况相比较，重力大小方向不变，杆的支持力方向不变，作出受力图如图所示 由图可知消防员在缓慢下降过程中，墙对轻杆的弹力大小逐渐减小，故选A；轻绳上拉力大小逐渐增大，故选B。 17．设此时一根弹簧上的拉力大小为，由平衡条件可得 解得 18．[1] 小球下降时，由胡克定律有 小球在下降过程中，受竖直向下的重力和竖直向上的弹力，由牛顿第二定律可知 化简整理得 结合图像可知，弹簧的劲度系数为 [2] A．运动到最低点过程中，小球速度先增大后减小，故A错误； B C．弹簧弹力小于重力时，加速度大小 随弹簧压缩量的增大，加速度减小； 弹簧弹力大于重力时，加速度大小 随弹簧压缩量的增大，加速度增大；故运动到最低点过程中，小球加速度先减小后增大，故BC错误； D．小球在最低点时，速度为零，弹簧弹力大于重力，最低点不是平衡位置，故D错误。 E．由图（b）可知，在h0位置处，运动员的加速度为零，重力和弹簧弹力平衡，所以运动员处于平衡状态，故E正确。 故选E。 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 $