6 超重和失重-【无敌原创】2025-2026学年高中物理必修第一册同步课时卷

6 超 基础过关) 1.(多选)如图，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹 簧上方有一物块；木箱静止时弹簧处于压缩 状态且物块压在箱顶上.若在某一段时间内， 物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木 箱的运动状态可能为 ) A.加速下降 B.加速上升 C.减速上升 D.减速下降 2.(多选)“蹦极”是一项非常刺激的 体育运动。某人身系弹性绳自高 空P点自由下落，图中a点是弹 性绳的原长位置，c是人所到达的 最低点，b是人静止悬吊时的平衡 位置，空气阻力不计。则人从P 点落下到最低点c的过程中 ( A.人在Pa段做自由落体运动，绳的拉 力为零 B.在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超 重状态 C.在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超 重状态 D.在c点，人的速度为零，其加速度也为零 3.(多选)某同学将一体重秤放在电梯的地板 上，他站在体重秤上随电梯沿竖直方向做变 速运动并记录了几个特定时刻体重秤的示数 如下表所示。已知时刻电梯静止，则 第四章运动和力的关系 49 宣和失重 时刻 t妇 体重秤示数(kg) 50.0 55.0 45.0 50.0 A.t1和t2时刻，该同学所受重力相等 B.t和t2时刻，该同学所受重力不相等 C.2和t3时刻，电梯的加速度方向相同 D.t2和t3时刻，电梯的加速度方向相反 4.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 () 5.(多选)为了体验超重与失重，一学生将台 秤放在电梯的水平底板上，然后自己站在 台秤上。当电梯处于静止状态时，台秤读 数为50kg。在电梯运行后的某个瞬间，该 学生发现台秤的读数变为40kg,重力加速 度g取10m/s2,有关此时电梯运动情况， 下列说法中正确的是 () A.加速度大小为2.5m/s2 B.加速度大小为2m/s2 C.减速上升 D.减速下降 50无敌原创同步必刷点物理·必修第一册 6.如图所示，某宾馆大楼中的电梯下方固定 有4根相同的竖直弹簧，其劲度系数均为 。这是为了防止电梯在空中因缆绳断裂 而造成生命危险。若缆绳断裂后，总质量 为m的电梯下坠，4根弹簧同时着地而开 始缓冲，电梯坠到最低点时加速度大小为 5g(g为重力加速度大小)，下列说法正确 的是 () A.电梯坠到最低点时，每根弹 簧的压缩长度为'紧 B.电梯坠到最低点时，每根弹 簧的压缩长度为6mg C.从弹簧着地开始至电梯下落到最低点 的过程中，电梯先处于失重状态后处于 超重状态 D.从弹簧着地开始至电梯下落到最低点 的过程中，电梯始终处于失重状态 7.“星跳水立方”节目中，某明星从跳板处由 静止往下跳的过程中（运动过程中某明星 可视为质点)，其速度一时间图像如图所 示，则下列说法正确的是 ) ◆v/(m·s-l) 10----- 0 0.511.57s A.跳板距离水面的高度为10m B.该明星入水前处于失重状态，入水后处 于超重状态 C.1s末该明星的速度方向发生改变 D.该明星在整个下跳过程中的平均速度 是10m/s 。能力提升) 1.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。则下列说法正确的是 扶手 踏板 弹簧 分 乙 A,人向上弹起过程中，一直处于超重状态 B.人向上弹起过程中，踏板对人的作用力 大于人对踏板的作用力 C.弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用 力大于人的重力 D.弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力 等于人和高跷的总重力 2.(多选)北京某游乐场有着目前亚洲唯一 的双塔太空梭。它是能体验强烈失重、超 重感觉的娱乐设施，先把乘有十多人的座 舱送到76m高的地方，让座舱自由落下， 当落到离地面28m时制动系统开始启 动，座舱匀减速运动到地面时刚好停止 若某游客手中托着质量为1kg的饮料瓶 进行这个游戏，g取9.8m/s2,则（) A.当座舱落到离地面高度为40m的位置 时，饮料瓶对手的作用力大于9.8N B.当座舱落到离地面高度为40m的位置 时，饮料瓶对手的作用力为零 C.当座舱落到离地面高度为15m的位置 时，饮料瓶对手的作用力小于9.8N D.当座舱落到离地面高度为15m的位置 时，手要用26.6N的力才能托住饮 料瓶 3.某中学实验小组的同学在电梯的天花板 上固定一个弹簧秤，使其测量挂钩（跟弹 簧相连的挂钩)向下，并在钩上悬挂一个 重为10N的钩码。弹簧秤弹力随时间变 化的规律可通过传感器直接得出，如F-t 图像所示。下列分析正确的是() AF/N 10 024t/s A.从时刻t1到t2,钩码处于超重状态 B.从时刻t3到t4,钩码处于失重状态 C.电梯可能开始停在15楼，先加速向下， 接着匀速向下，再减速向下，最后停在 1楼 D.电梯可能开始停在1楼，先加速向上， 接着匀速向上，再减速向上，最后停在 15楼 4.(多选)图甲是某人站在力传感器上做下 蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示 人的重心。图乙是根据传感器采集到的 数据画出的力一时间图线。两图中a~g 各点均对应，其中有几个点在图甲中没有 画出。取重力加速度g=10m/s2。根据 图像分析可知 甲 AF/N 1500 1000 500 ∯g 0.400.801.207s 乙 A.人的重力为1500N 第四章运动和力的关系51 B.b点是此人下蹲至最低点的位置 C.c点位置人处于超重状态 D.d点的加速度大小为20m/s2 5.(多选)在地球表面用外力F拉一物体使 其做竖直上升运动，不计空气阻力，加速 度a随外力F的变化关系如图所示（规定 加速度方向竖直向上为正)，下列说法正 确的是 () A.地球表面在当地的重力加速度为ao B.物体的重力为F。 C.当a=a1时，物体处于失重状态 D.当a=a1时，拉力F=Ea ao 6.如图所示，质量均为m的甲、乙两同学，分 别静止于水平地面的台秤P、Q上，他们用 手分别竖直牵拉一只弹簧秤的两端，稳定 后弹簧秤的示数为F,若弹簧秤的质量不 计，下列说法正确的是 () A.两台秤的读数之和为2mg B.台秤P的读数为mg一F C.台秤Q的读数为mg一2F D.甲同学处于超重状态，乙同学处于失重 状态 7.如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的 天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯 中有质量为50kg的乘客，在电梯运行时 乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯 静止时的四分之三，已知重力加速度g= 10m/s2,由此可判断 () 52无敌原创同步必刷点物理·必修第一册 A.乘客处于超重状态 B.电梯可能加速下降，加速度大小为5m/s2 C.电梯可能减速上升，加速度大小为2.5m/s D.乘客对电梯地板的压力为625N 8.(多选)杂技表演的安全网如图甲所示，网 绳的结构为正方形格子，O、a、b、c、d. 为网绳的结点。安全网水平张紧后，若质 量为m的运动员从高处落下，并恰好落在 O点上，该处下凹至最低点时，网绳dOe、 bOg均为120°张角，如图乙所示，则表演 者从接触安全网到运动至最低点的过程 中，下列说法正确的是 () ut Q ◇ 120°e r f日阳h日 甲 A.速度先增大后减小 B.加速度逐渐增大 C.先处于失重状态，后处于超重状态 D.在最低点每根绳子张力为mg/2 9.(多选)乘坐缆车观光衡山已经是一条非 常热门又成熟的旅游线路。如图，质量为 M的缆车车厢通过悬臂固定悬挂在缆绳 上，车厢水平底板上放置一质量为m的货 物，在缆绳牵引下货物随车厢一起斜向上 加速运动。若运动过程中悬臂和车厢始 终处于竖直方向，重力加速度大小为g,则 () 缆绳 mm mmm 悬臂 M m A.车厢对货物的作用力大于mg B.车厢对货物的作用力方向平行于缆绳 向上 C.悬臂对车厢的作用力大于(M+m)g D.悬臂对车厢的作用力方向沿悬臂竖直 向上 10.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2。度大小变化，不是匀变速直线运动，A错误；小球抛出点离 地面高度为A=子×9.6X(1.5-05)2m-号×10× 0.5m=3.55m,B正确；设小球运动过程中所受阻力大小 为f,重力加速度为g,上升过程中mg十f=ma1,下落过程中 mg-f=ma2,得f=0.1N,g=9.8m/s2,C正确、D错误。 故选BC。 3.AD【解析】杆水平时，小球匀 速运动，由平衡条件F=umg得 =E=0.5,A正确。杆倾斜时， μ一mg 小球受力如图所示，对受力进行正 _.mg 交分解，沿着杆方向：Fcos0十mgsin0一F:=ma。垂直杆 方向：R十Fsin0-mgeos0=0。且R=F,解得a=是g 且FN<mgcos9,即杆对球的弹力与球自身重力的比值小于 0.8,小球沿杆方向加速运动，B℃错误。由匀变速直线运动规 律=安ar得=√爱=0.4sD正确.故法AD, 4.ABD【解析】开始时旅行箱做匀加速直线运动，根据牛 顿第二定律有mg=ma,得a=g=8m/s2,假设旅行箱的 速度达到4/s时未离开传送带，此时煤块通过的位移大 小为≤=器-1n<5m,因此旅行箱先做匀加速直线运 动，后做匀速直线运动，做匀加速直线运动的时间为 少=0.55，此后旅行箱以与传送带相同的速度匀速运动至 B端，匀速运动的位移为x2=x一x1=5m一1m=4m,时 间为=号=1s,运动的总时间为1=十=1.5s,AB正 确。旅行箱相对于传送带的位移大小为△x=t1一x= 1m,C错误，D正确。故选ABD。 5.BC【解析】当0=90°时，物体做竖直上抛运动2 2gx1,=√2gx1=6m/s,A错误；当0=0°时，物体在水平 面上做匀减速运动：62=24gμ=2g7=2×10×2.4 62 36 0.75,B正确；由牛顿第二定律得a=gsin0十ugcos0,x= 62 %0-2gsin0开2eos0D20(sn0叶cos 36 ，由数学辅助 3 角公式得，当0=53°时，x有最小值，xmm=1.44m,C正确； 当0=45°时，mngsin45°>umgcos45°，物体不能停在斜面 上，D错误。故选BC 6.解：依题意，滑雪圈在AB段做匀加速直线运动，在BC段 做匀减速直线运动。 对滑雪圈受力分析，由牛顿第二定律： 在AB段：mgsin a-mgcos a=ma1;在BC段：mgcos B- ngsin B=ma2。 由匀变速直线运动规律得vg2=2a1L1=2a2L2。综上，4 参考答案 71 0.8,vg=4m/s。 6超重和失重 【基础过关】 1.BD【解析】木箱静止时物块对箱顶有压力，则物块受到 箱顶向下的压力，当物块对箱顶刚好无压力时，物体受到的 合力向上，所以系统应该有向上的加速度，是超重，物体可 能是向上加速，也可能是向下减速。故选BD。 2.AC【解析】在Pa段时，弹性绳弯曲，拉力为零，人只受 重力作用，做自由落体运动，A正确；在平衡位置b点上方， 拉力小于重力，加速度向上，人处于失重状态，B错误；在平 衡位置b点下方，拉力大于重力，加速度向上，人处于超重 状态，C正确；在c点速度为零，但加速度向上，D错误。故 选AC。 3.AD【解析】在失重与超重过程中物体的重力不变，是物 体的视重即物体对支持物的压力或悬挂物的拉力不等于物 体的重力时的现象，故该过程中该同学任一时刻所受重力 均相等，A正确，B错误。分析表格数据可知在t2时刻处于 超重状态，即此时加速度方向向上，而时刻处于失重状 态，加速度方向向下，C错误，D正确。故选AD。 4.D【解析】在完成一次下蹲动作的过程中，该同学的重 心位置需要先从静止加速下降，处于失重状态，该同学对传 感器的压力小于重力，下蹲的最终状态是静止，则该同学在 下蹲过程中后一阶段应是减速下降，即处于超重状态，对传 感器的压力大于重力，D正确。故选D。 5.BC【解析】由于该学生在这段时间内对台秤的压力变 小，所以处于失重状态，以竖直向下为正方向，由牛顿第二 定律mg一FN=ma,则a=2m/s2,可知加速度的方向竖直 向下，可能是竖直向上做减速运动，也可能是竖直向下做加 速运动，AD错误，BC正确。故选BC。 6.C【解析】在最低点时，由牛顿第二定律：4kx一mg= ma,其中a=5g,解得z=,AB错误：从弹簧者地开始 至电梯下落到最低点的过程中，重力先大于弹力，电梯向下 先加速运动，当重力小于弹力时，电梯的加速度向上，电梯 向下做减速运动，则电梯先处于失重状态后处于超重状态， C正确，D错误。故选C。 7.B【解析】由图像面积的意义得跳板距离水面的高度为 h=号×10×1m=5m,A错误；人水前具有竖直向下的加 速度，处于失重状态，入水后具有竖直向上的加速度，处于 超重状态，B正确；1s末速度方向不变，C错误；由平均速度 的定义式得=2大10X1.5 1.5一m/s=5m/s,D错误。故选B。 【能力提升】 1.C【解析】人向上弹起的过程中，先做加速度逐渐减小的 加速直线运动（超重状态），而后做加速度逐渐增加的减速 直线运动（失重状态），最后做匀减速直线运动（完全失重） 到最高点，A错误；人向上弹起过程中，踏板对人的作用力 和人对踏板的作用力属于作用力和反作用力，二者等大反 72无敌原创同步必刷点物理·必修第一册 向，B错误：当弹簧压缩到最低点时，人有竖直向上的加速 度，根据牛顿第二定律可知，高跷对人的作用力大于人的重 力，由牛顿第三定律可知人对高跷的作用力大于人的重力， 高跷对地的压力大于人和高跷的总重力，C正确，D错误。 故选C。 2.BD【解析】当座舱落到离地面高度为40m的位置时， 处于完全失重状态，故饮料瓶对手的压力为零，A错误，B 正确；座舱自由落体过程，有=2g(H一h),座舱匀减速运 动到地面过程，根据速度位移公式，有2=2ah,解得a= 2g(H-2=9.8×(76-28)m/s=16.8m/s2,当座舱落 2h 到离地面高度为15m的位置时，饮料瓶处于超重状态，有 F-mg=ma,解得F=m(g+a)=1×(9.8+16.8)N= 26.6N,即手要用26.6N的力才能把饮料瓶托住，C错误， D正确。故选BD 3.C【解析】在电梯运动中，弹簧的弹力只有三种情况：当 电梯匀速运动或静止时弹力等于钩码重力，如图中0~t1、 t2~t、t之后；当电梯具有向上的加速度时弹力大于钩码 重力，此时系统处于超重状态，如图中t3一4；当电梯具有 向下的加速度时弹力小于钩码重力，此时系统处于失重状 态，如图中1~t2,AB错误。C中运动先失重再超重符合 图中力变化情况，而D中力的变化情况与图中相反，C正 确，D错误。故选C。 4.CD【解析】在a点，人站在传感器上还没动作，此时，人 受力平衡，故压力等于重力，所以，人所受的重力为500N, A错误；b点是人下蹲时加速度最大的时候，此时速度方向 向下，人继续下蹲，在压力又等于重力前，合外力向下，人加 速下蹲，B错误；c点位置人所受支持力大于重力，处于超重 状态，C正确；人在d点的合外力为F=1500N一500N=1 000N=2mg,由牛顿第二定律可得：人在d点的加速度大 小等于20m/s2,D正确。故选CD。 5.AB【解析】由牛顿第二定律F一mg=ma,当F=0时有 一mg=-maa,得g=ao,A正确；当a=0时有F。-mg= 0,解得F。=mg,m= =,B正确；当a=a1时，加速度 g do 竖直向上，为超重状态，C错误；当a=a1时，合力为F合= ma1=Ba1,D错误。故选AB. 6.A【解析】两台秤示数之和为两同学对两台秤的压力之 和，取整体为研究对象，由平衡条件及牛顿第三定律可知， A正确；以甲同学为研究对象，甲同学受力有重力mg、台秤 P的支持力N、弹簧秤对甲向下的拉力F,由平衡条件有 N=mg十F,故P的示数应为mg十F,B错误；同理，台秤Q 的示数为N'=mg一F,C错误；超重与失重现象产生的原 因是系统或物体在竖直方向上有加速度或加速度的分量， 即只有由竖直方向上变速运动引起物体对环境压力、拉力 的变化才属于超重与失重现象，即竖直方向上有加速度。 而本题中人对台秤压力的变化原因是另一人的作用，人都 处于静止状态，加速度为零，故不属于超失重现象，D错误 故选A。 7.C【解析】因为乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯 静止时的四分之三，弹力小于小球的重力，加速度向下，则 乘客处于失重状态，A错误，根据牛顿第二定律，mg一mg= ma,解得a=2.5m/s2,方向向下，电梯可能减速上升，B错 误，C正确；根据牛顿第二定律，Mg一FN=Ma,解得FN 375N,乘客对电梯地板的压力为375N,D错误。故选C。 8.AC【解析】人由空中自由下落后，速度越来越大，接触 安全网后，开始时重力大于网绳弹力，合力向下，加速度向 下，人处于失重状态，由于网绳对人的弹力慢慢增大，则合 力减小，但速度继续增大；而当弹力等于重力时，加速度为 零，速度达到最大，之后弹力大于重力，加速度向上并开始 增大，人处于超重状态，且人开始减速运动，直至速度减为 零运动至最低点，故速度先增大后减小，加速度先减小后反 向增大，AC正确，B错误。在最低点，受力如图。根据牛顿 第二定律有4Tcos60°-mg=ma,由于a>0,则T>之mg, D错误。故选AC。 d 120 e 9.AC【解析】货物随车厢一起斜向上加速运动，由牛顿第 二定律可知车厢与货物的重力和悬臂对车厢作用力的合力 方向应与加速度方向一致，故悬臂对车厢的作用力方向是 斜向上的，D错误。由于车厢和货物在竖直方向有向上的 分加速度，处于超重状态，故悬臂对车厢的作用力大于(M 十m)g,C正确。同理，对车厢中货物用隔离法分析可知， 车厢对货物的作用力大小大于mg,方向是斜向上的，但不 平行于缆绳，A正确，B错误。故选AC。 0.解：1飞船起飞阶段，由题可知一=4.2，得到 N=4.2mg,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N1。根据牛顿第二 定律，取竖直向上为正方向，有N1一mg=ma1,代入数据， 解得a1=32m/s2。 mg 图1 (2)飞船返回大气层时，宇航员受力如图2：重力mg、支持 力N2。根据牛顿第二定律，取竖直向上为正方向，有N2 mg=ma2,根据牛顿第三定律代入数据，解得耐受力值k2= =1+a2=1.52。 mg g 个N2 中mg 图2