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

**基本信息** 高中物理新授课同步练，聚焦“超重和失重”知识点，通过基础判断、情境分析到综合计算的三层设计，强化运动和相互作用观念，培养科学推理与模型建构能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|超重失重状态判断、加速度方向分析|以篮球运动、电梯升降等日常情境命题，如单选1-5直接考察基本概念| |情境应用|v-t/s-t图像分析、运动学公式结合|通过无人机降落、体重计示数图像等，如单选6-12提升科学推理能力| |综合提升|多过程受力分析、实际问题计算|结合蹦床弹力图像、索道轿厢运动等，如解答题21-23实现模型建构与论证|

超重和失重 一、单选题 1．如图所示，在浙BA赛场上选手远距离将篮球投出。若忽略空气阻力，在空中运动的过程中，篮球（　　） A．在最高点时的速度为零 B．在最高点时的加速度为零 C．上升过程中处于超重状态 D．在相同时间内速度的变化量相同 2．如图，雪碧瓶在靠近底部处钻几个小孔，盛满水后将瓶竖直整体斜向左上方抛出，运动过程中应出现的情景为（忽略空气阻力）（　　） A． B． C． D． 3．在十五届全运会开幕式上武术演员凌空而起，表演《咏春踏浪》，下列说法正确的是（　　） A．演员蹬地起跳的过程中先超重后失重 B．演员在空中表演的过程中先失重后超重 C．演员在空中表演的过程中先超重后失重 D．下落过程中演员处于完全失重状态，因此不受力的作用 4．住在十楼的孙同学出门上学和放学回来一般都需要乘坐电梯（直梯），在该同学乘坐电梯的过程中，下列说法正确的是（    ） A．电梯加速上升过程中，孙同学受到的重力变大了 B．电梯加速下降过程中，孙同学处于完全失重状态 C．电梯减速下降过程中，孙同学的合力方向竖直向下 D．电梯减速上升过程中，电梯对孙同学的支持力小于该同学受到的重力 5．如图所示，蹦极运动员将专用弹性橡皮绳的一端固定在装置上，另一端系在双脚上，从高处跳下。弹性绳被拉伸前，运动员做自由落体运动。关于运动员从跳下到第一次下落到最低点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．弹性绳刚伸直时，运动员的速度最大 B．运动员减速下落阶段，绳对运动员的拉力大于运动员对绳的拉力 C．运动员下落至最低点时加速度为0 D．运动员先处于失重状态，后处于超重状态 6．北京首条无人机配送航线2024年8月16日在八达岭长城景区正式开通，为游客配送防暑降温、应急救援等物资。某品牌物流无人机进行降落送货。无人机从某一高度开始减速下降，其下降的高度（单位：m）与时间（单位：s）的关系式为，速度减为零时悬停在顾客面前。下列分析正确的是（　　） A．下降初速度为10m/s B．下降过程中加速度大小为 C．从减速开始计时，无人机经历了5 s后停下 D．无人机下落时处于完全失重状态 7．电梯的发明使人们可以快速升降，以竖直向上为正方向。如图所示为电梯某次从一楼运送货物上楼，最后回到一楼过程的v-t图，下列说法正确的是（　　） A．0~t1内，电梯的加速度一直增大 B．t=t1时，电梯高度达到最大值 C．内，电梯处于完全失重状态 D．在0~t2与t3~t4内图线与时间轴t所围成图形的面积大小相等 8．体重为50kg的某同学站在体重计上观察超重与失重现象。该同学从时刻的站立状态开始“下蹲—起立”过程中体重计示数随时间变化的图像如图所示，图中a到e为下蹲过程，f到j为起立过程。下列说法正确的是（　　） A．图中点d对应的时刻，人处于失重状态 B．图中点i对应的时刻，人处于超重状态 C．图中a、b、c、d、e点中，对应人速度最大的点是c点 D．图中f、g、h、i、j点中，对应人重心最高的点是g点 9．实验小组利用系统数字化信息实验系统观察超重和失重现象。他们在学校电梯内做实验，在电梯天花板上固定一个压力传感器，测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重为的钩码，在电梯运动过程中，计算机显示屏上出现如图所示的图线。根据图线分析可知，下列说法正确的是（　　） A．到时间内，钩码处于先失重后超重状态，到时间内，钩码处于先超重后失重状态 B．到时间内，电梯一定在向下运动，到时间内，电梯可能正在向上运动 C．到时间内，电梯可能先加速向下，接着匀速向下，再减速向下 D．到时间内，电梯可能先加速向上，接着匀速向上，再减速向上 10．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　） A．0~t1时间内，v增大，FN>mg B．t1~t2时间内，v减小，FN<mg C．t2~t3时间内，v增大，FN <mg D．t2~t3时间内，v减小，FN >mg 11．一质量为的乘客乘坐竖直电梯下楼，其高度与时间的关系图像如图所示，时间内和时间内图线为曲线，时间内图线为直线。乘客所受支持力的大小用表示，速度大小用表示，重力加速度大小为。则（　　） A．时间内，增大， B．时间内，减小， C．时间内，增大， D．时间内，减小， 12．通过编程可以对无人机的飞行轨迹进行控制。某无人机由静止开始竖直向上飞行，其飞行高度y随时间t变化的关系如图所示，其中M、N、P为图线上的三点，MN为直线段，P点的切线与t轴平行。则下列说法正确的是（　　） A．OM段：无人机处于失重状态 B．MN段：无人机的机械能守恒 C．NP段：无人机所受合力竖直向上 D．OP全程：无人机所受合力做功为零 二、多选题 13．在全盟中学生田径运动会跳高比赛中，小刚同学成功地跳过了1.80m的高度，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．小刚起跳时处于超重状态 B．小刚起跳以后在上升过程中处于失重状态 C．小刚下降过程中处于超重状态 D．小刚下降过程中与起跳时相比重力变小了 14．升降机运动时，下列给出的运动过程中，哪种情况钢丝绳的拉力小于升降机（包括升降机内物体）的重力（    ） A．加速上升 B．减速下降 C．加速下降 D．减速上升 15．如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为8N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取10m/s2）（　　） A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2m/s2 B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2m/s2 C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为2m/s2 D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2m/s2 16．某同学体重50kg，乘电梯上行时，用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如下图所示。竖直向上为正方向。关于该段时间下列说法正确的是（　　） A．电梯向上减速运动 B．该同学处于失重状态 C．该同学受到的最小支持力约为470N D．该同学受到的最大支持力约为520N 17．某同学站在电梯地板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况，如图所示的v­t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化情况（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．0~5s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态 B．5~10s内，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力 C．10~20s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态 D．20~25s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态 18．如图所示，两物块之间连接一个处于压缩状态的轻弹簧，均恰好静止于木箱内部水平粗糙底板上。下列说法正确的是（　　） A．若使木箱突然向上加速，则两物块受到的摩擦力将变大 B．若使木箱突然加速下降，则两个物块均相对底板滑动 C．若使木箱突然自由下落，则开始运动瞬间两物块的加速度相同 D．若使木箱突然向右加速，则至少有一个物块相对底板滑动 19．如右图，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 20．太白山是陕西避暑胜地之一。如图是太白山索道的抽象物理模型，已知体重约为50kg的游客站立于轿厢底面，倾斜索道与水平面的夹角为30°，当载人轿厢沿钢索斜向右上做加速度大小 的匀加速直线运动时，取 ，人与轿厢底面的动摩擦因数μ=0.5， 则下列说法正确的是 （　　） A．游客处于超重状态 B．轿厢对游客的支持力约为600N C．游客对轿厢的作用力竖直向下 D．游客受到的摩擦力大小为，方向水平向右 三、解答题 21．质量是60kg的人站在升降机中的体重计上如图所示，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少? 处于什么状态? () (1)升降机匀速上升； (2)升降机以的加速度上升； (3)升降机以的加速度下降； (4)升降机以重力加速度g加速下降． 22．在2004年雅典奥运会上，我国运动员黄珊汕第一次参加蹦床项目的比赛就取得了铜牌的优异成绩．假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘制出如图所示的曲线，假设当地的重力加速度g＝10m/s2．依据图像给出的信息．    （1）运动员离开弹簧床上升的最大高度． （2）运动过程中运动员的最大加速度． 23．一质量m=40kg的小孩站在竖直电梯内的体重计上．电梯从t=0时刻由静止开始启动，在0到7s内体重计示数F的变化如图所示．试问： （1）小孩乘电梯是上楼还是下楼?简述理由。 （2）在这段时间内电梯运动的距离是多少？(g=10m/s2) 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 《超重和失重》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A A D D C D C C D 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 D D AB CD BC BC BD BD BD ABD 1．D 【详解】A．斜抛运动可分解为水平方向匀速直线运动、竖直方向竖直上抛运动，最高点竖直分速度为零，但水平分速度不为零，因此最高点速度不为零，A错误； B．篮球全程只受重力，加速度始终为重力加速度，因此最高点加速度不为零，B错误； C．超重的条件是加速度方向向上，篮球全程加速度方向竖直向下，因此上升过程也处于失重状态，C错误； D．根据加速度定义可知，篮球加速度恒定不变，因此相同时间内速度的变化量大小、方向都相同，D正确。 故选D 。 2．A 【详解】盛满水后将瓶竖直斜向左上方抛出，忽略空气阻力，只受重力作用，上升过程中处于完全失重状态，水对瓶底的压力为零，因此水不会流出来。 故选A。 3．A 【详解】A．演员蹬地起跳过程中，一开始地面给人的支持力大于重力，演员向上加速，此时加速度向上，处于超重状态；当脚即将离开地面时，支持力逐渐减小到小于重力，演员向上减速，加速度向下，处于失重状态，所以是先超重后失重，故A正确； BC．演员在空中表演时，只受重力（空气阻力忽略不计），加速度始终竖直向下，全程处于失重状态，故BC错误； D．下落过程中演员的加速度等于重力加速度，其处于完全失重状态，但仍受到重力作用，故D错误。 故选A。 4．D 【详解】A．重力由地球引力产生，大小仅与质量和重力加速度有关，与运动状态无关。电梯加速上升时，重力不变，故A错误； B．完全失重状态加速度等于。电梯加速下降时，加速度可能小于、等于或大于 ，题目未指定加速度大小，故不一定处于完全失重状态，故B错误； C．电梯减速下降时，速度向下，加速度向上，根据牛顿第二定律，可知合力方向与加速度方向相同，即竖直向上，故C错误； D．电梯减速上升时，速度向上，加速度向下，根据牛顿第二定律有 解得支持力，即支持力小于重力，故D正确。 故选D。 5．D 【详解】A．弹性绳刚伸直时，弹力，此时，合力向下，运动员继续加速，当时速度最大，故A错误； B．绳对运动员的拉力与运动员对绳的拉力是作用力与反作用力，大小始终相等，故B错误； C．运动员下落至最低点时，速度为0，弹力最大且，合力向上，加速度不为零，故C错误； D．运动员在加速度向下阶段处于失重状态，在加速度向上阶段处于超重状态，过程是先加速后减速，即先失重后超重，故D正确。 故选D。 6．C 【详解】AB.由位移公式和题中对比得初速度，加速度满足，解得，故AB错误； C.无人机停止时间，故C正确； D.无人机下落时加速度竖直向上，处于超重状态，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】A．根据v-t图像的斜率表示加速度，由图像可知在内，电梯的加速度先增大后减小，A错误； B．根据v-t图像的面积表示位移，由图可知内，电梯一直向上运动，时，电梯高度达到最大值，B错误； C．由图像可知，内，速度等于零，电梯处于静止状态，C错误； D．根据题意可知，电梯从一楼运送货物上楼，最后回到一楼，位移为零，则在与内图线与时间轴t所围成图形的面积大小相等，D正确 故选D。 8．C 【详解】AB．该同学重力，体重计示数对应支持力，由图可知到先失重后超重，到先超重后失重，故AB错误； C．合力向下，人向下加速，速度增大，合力向上，人向下减速，速度减小，因此点是速度最大点，故C正确； D．点人处于站立姿态，重心最高，故D错误。 故选C。 9．C 【详解】A．图中横轴是时间，纵轴是力，所以图线显示了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况，到时间内，拉力小于重力，钩码处于失重状态；到时间内，拉力大于重力，钩码处于超重状态，A错误； B．从时刻到，物体受到的拉力小于重力时，加速度向下，但可以向上做减速运动；从时刻到，物体受到的拉力大于重力，加速度向上，可以向上加速运动，也可以向下减速运动，B错误； C．如果电梯开始停在高楼层，那么应该是拉力先等于重力、再小于重力、然后等于重力、大于重力、最后等于重力，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层，C正确； D．如果电梯开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层，那么应该从图像可以得到，拉力先等于重力、再大于重力、然后等于重力、小于重力、最后等于重力，D错误。 故选C。 10．D 【详解】A．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则 FN<mg A错误； B．在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则 FN=mg B错误； CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，处于超重，则 FN>mg C错误，D正确。 故选D。 11．D 【详解】A．图像的斜率表示速度，时间内， 图像斜率的绝对值逐渐增大，说明向下的速度增大，电梯加速向下，加速度方向向下，乘客处于失重状态，因此，A错误； BC．时间内， 图像是直线，斜率不变，说明向下的速度不变，电梯匀速向下，加速度为0，因此，BC错误； D．时间内，图像斜率的绝对值逐渐减小，说明向下的速度减小，电梯减速向下，加速度方向向上，乘客处于超重状态，因此，D正确。 故选D。 12．D 【详解】A．段图像斜率逐渐增大，说明速度逐渐增大，无人机向上加速，加速度竖直向上，无人机处于超重状态，A错误； B．段是直线，斜率不变，说明无人机匀速向上运动，动能不变，重力势能随高度升高而增加，因此总机械能增加，不守恒，B错误； C．段图像斜率逐渐减小，说明向上运动的速度逐渐减小，无人机向上减速，加速度竖直向下，因此合力竖直向下，C错误； D．全程，无人机初速度为0（由静止开始运动），点切线与轴平行，末速度也为0，动能变化量 根据动能定理，合力做功等于动能变化量，因此全程合力做功为零，D正确。 故选D 。 13．AB 【详解】A．在小刚起跳过程中，向上加速，加速度方向竖直向上，故支持力的大小大于重力的大小，所以小刚向上起跳时处于超重状态，故A正确； B．小刚起跳以后在上升过程中，只受重力的作用，有竖直向下的重力加速度，小刚处于完全失重状态，故B正确； C．小刚在下降过程中，只受重力的作用，有竖直向下的重力加速度，小刚处于完全失重状态，故C错误； D．小刚在下降过程中与在起跳过程中，相比重力没有发生变化，仍相等，只是支持力的大小发生了变化，故D错误。 故选AB。 14．CD 【详解】AB.升降机加速上升和减速下降时都有向上的加速度，故都处于超重状态，故AB错误； CD.升降机加速下降和减速上升时都有向下的加速度，故都处于失重状态，此时钢丝绳的拉力小于升降机的重力，故CD正确； 故选CD。 15．BC 【详解】电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10N，物体处于平衡状态，有 则物体的质量为 弹簧秤的示数变为8.0N时，对物体受力分析，据牛顿第二定律可得 解得 ，方向竖直向下 电梯加速度大小为2 m/s2，可能向下加速运动，也可能向上减速运动。 故选BC。 16．BC 【详解】A．由图可知，的加速度为正，电梯运动方向是竖直向上，做加速运动，故A错误； B．由图可知，的加速度为负，方向是竖直向下，处于失重状态，故B正确； C．由图可知，处于时，加速度，同学受到的支持力最小，由牛顿第二定律可知 支持力，故C正确； D．由图可知，处于时，加速度，同学受到的支持力最大，由牛顿第二定律可知 支持力，故D错误。 故选BC。 17．BD 【详解】A．0~5s内，观光电梯在加速上升，加速度方向向上，该同学处于超重状态，故A错误； B．5~10s内，观光电梯匀速上升，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力，故B正确； C．10~20s内，观光电梯在减速上升，加速度方向向下，该同学处于失重状态，故C错误； D．20~25s内，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正确。 故选BD。 18．BD 【详解】A．开始时物块恰静止，可知弹簧的弹力等于物块与底板间的最大静摩擦力；若使木箱突然向上加速，则物块超重，物块对底板的压力变大，最大静摩擦力变大，可知两物块仍静止，则两物块受到的摩擦力仍等于弹簧的弹力，即不变，A错误； B．若使木箱突然加速下降，则物块失重，物块对底板的压力减小，最大静摩擦力减小，弹簧弹力大于最大静摩擦力，则两个物块均相对底板滑动，B正确； C．若使木箱突然自由下落，则两物块均处于完全失重状态，物块与底板间的压力变为零，静摩擦力变为零；竖直加速度相同，水平加速度方向相反，且由于两物块的质量关系不确定，则无法确定水平加速度大小关系，则开始运动瞬间两物块的加速度不相同，C错误； D．若使木箱突然向右加速，两物块受合外力向右，假设两物块相对木箱仍静止，对左侧物块分析可知 可知 可知左侧物块一定产生滑动； 对右侧物块 则 f2能否大于最大静摩擦力f2max取决于m2a的大小，则右侧物块不一定产生滑动，即至少左侧物块相对底板滑动，D正确。 故选BD。 19．BD 【详解】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，所以B正确． 【点睛】当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度；当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度； 20．ABD 【详解】由题可知，游客相对轿厢静止，故游客的加速度与轿厢的加速度相同，即为a=4m/s2，将游客的加速度分解到水平方向和竖直方向，则有 ， AB．竖直方向上，游客受到向上的支持力，根据牛顿第二定律 代入数据可得支持力大小为 比重力500N更大，故物体处于超重状态，故AB 正确； D．由于游客水平方向加速度向右，可知游客受到水平向右的摩擦力，大小为 故D正确； C．对游客受力分析，可知游客受轿厢竖直向上的支持力和水平向右的摩擦力作用，根据牛顿第三定律，可知游客对轿厢的压力竖直向下，摩擦力水平向左，根据平行四边形定则，可知游客对轿厢的作用力斜向左下方，故C错误。 故选 ABD。 21．（1）600N，正常状态；（2）840N，超重状态；（3）300N，失重状态；（4）0，完全失重状态． 【详解】试题分析：（1）体重计的读数等于升降机对人的支持力的大小；（2）升降机匀速上升时，人受力平衡，支持力等于重力；（3）当升降机以不同的加速度运动时，可根据牛顿第二定律求解． （1）升降机匀速上升，受力平衡，则，处于正常状态 （2）升降机加速上升，加速度方向向上，支持力大于重力，处于超重状态 根据牛顿第二定律得： 解得： （3）升降机加速下降，加速度方向向下，支持力小于重力，处于失重状态 根据牛顿第二定律得： 解得： （4）升降机以重力加速度g加速下降，物体处于完全失重状态， 22．5m， 【分析】（1）由图读出运动员在空中运动的时间，由自由落体运动的规律求出最大高度．（2）当弹力最大时，运动员的加速度．由图读出最大的弹力为2500N，根据牛顿第二定律求出最大加速度． 【详解】（1）由图象可知运动员运动稳定后每次腾空时间为： 运动员下落过程是做自由落体运动，时间为 则上升的最大高度为 （2）运动过程中运动员的最大加速度可以求出，运动员每次腾空时加速度，而陷落最深时由图象可知 根据由牛顿第二定律得： 解得： 【点睛】本题考查读图能力和分析研究实际问题的能力．同时要抓住运动员在空中做竖直上抛运动时的对称性，上升和下落时间相等． 23．（1）下楼，理由：电梯由静止开始运动，开始时体重计的示数小于重力，加速度向下，所以小孩乘电梯在下楼；（2）10m 【分析】， 【详解】（1）下楼，理由：电梯由静止开始运动，开始时体重计的示数小于重力，加速度向下，所以小孩乘电梯在下楼； （2）由牛顿第二定律得：0～2s时间内有，代入数据解得=1m/s2 由位移公式得 m 由公式v=at得，开始匀速运动的速度为 v1=a1t1=2m/s 2s～5s时间内因F2=mg，所以电梯以v1做匀速直线运动，位移为 x2=v1t2=6m 5s～7s时间内因F3＞mg，所以电梯做向下的匀减速运动，由牛顿第二定律得 代入数据解得 m/s2 由公式得减速运动的位移为 m 这段时间内电梯下降的距离 x=x1+x2+x3=10m 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 $