4.6 超重和失重 同步练习 -2026-2027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“超重和失重”同步练习，通过单选、多选、计算三级分层设计，覆盖概念理解、现象分析到综合应用，强化物理观念与科学思维。 **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|单选1-5直接考查核心概念（如返回舱减速运动状态判断）| |深化理解|受力分析与运动过程结合、图像信息提取|多选6-7结合弹力图像、匀变速运动（如蹦床运动加速度分析）| |综合应用|实际情境中的多过程问题、牛顿定律综合计算|计算8-10联系航天（长征五号发射）、电梯运行等真实场景|

超重和失重 同步练习 一、单选题 1．载人飞船返回舱下降到距地面一定高度时，需要打开减速伞，使返回舱做减速运动，以保证宇航员安全着陆。关于返回舱的减速运动过程，下列说法正确的是(      ) A.返回舱处于失重状态，加速度向上 B.返回舱处于失重状态，加速度向下 C.返回舱处于超重状态，加速度向上 D.返回舱处于超重状态，加速度向下 2．某同学挂在装有力传感器的单杠上做向上的引体动作，记录的力随时间变化的图线可能是(      ) A. B. C. D. 3．如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为M，B为铁片、质量为m，当电磁铁A通电，铁片被吸引上升的过程中，悬挂C的轻绳上拉力的大小为(      ) A. B. C. D. 4．蹦极是很多年轻人喜欢的一项运动，如图所示，将游客视为质点，原长为的弹性绳一端固定在O点，另一端和游客相连。游客从O点自由下落，至B点时弹性绳自然伸直，经过C点时合力为零，最后到达最低点D，然后弹起。假设整个过程始终沿竖直方向，弹性绳始终在弹性限度内，重力加速度，不计游客受到的空气阻力。关于游客从的过程，下列说法正确的是(      ) A.游客从过程做自由落体运动，速度越来越大，其惯性也逐渐增大 B.游客此次体验完全失重的时间为3 s C.游客经过B点时速度最大 D.游客从过程做减速运动，该过程中游客对弹性绳的拉力小于弹性绳对游客的拉力 5．如图所示为商场中常见的两种电梯，甲是扶梯，乙是直梯。某乘客分别乘坐不同的电梯上楼（乘客相对电梯静止），则当电梯都加速上升时（加速度方向如图所示），下列说法正确的是(      ) A.甲电梯上的乘客处于超重状态 B.乙电梯中的乘客处于失重状态 C.甲电梯上的乘客受到的支持力与重力平衡 D.甲、乙电梯中的乘客都受到重力、支持力和摩擦力的作用 二、多选题 6．某运动员做蹦床运动时，利用传感器测得蹦床弹力随时间的变化如图所示。假设运动员仅在竖直方向运动，且不计空气阻力，重力加速度g取，依据图像给出的物理信息，可得(      ) A.运动员质量为50 kg B.运动员的加速度最大为 C.运动员上升的最大高度为5 m D.8.7 s至9.5 s内，运动员先失重再超重 7．某同学用一氦气球悬挂一重物（可视为质点），从地面释放后沿竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，过了一段时间后，悬挂重物的细线断裂，又经过相同的时间，重物恰好落到地面。细线断裂后重物仅受到重力作用，下列说法正确的是(      ) A.细线断裂前，重物处于超重状态 B.细线断裂前，细线拉力与重物的重力大小之比为2:1 C.细线断裂时重物的高度与重物上升的最大高度之比为3:4 D.细线断裂时重物的速度大小与重物落地时的速度大小之比为1:3 三、计算题 8．2020年1月24日4时30分，我国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，顺利将探测器送入预定轨道。如图所示为长征五号系列运载火箭，其箭体长度56.97米，火箭起飞质量为860吨，初始的推力是10524千牛（忽略空气阻力）。求: （1）火箭竖直向上起动时的加速度为多少？这一过程中，火箭处于超重还是失重状态？ （2）观察到火箭飞离发射塔用时8秒钟，估算发射塔的高度。 （3）随着火箭上升过程中燃料的消耗，火箭的质量减小，假设其推力大小不变，则其加速度大小将如何变化？ 9．如图所示，位于张家界武陵源风景名胜区的百龙天梯，修建于垂直的悬崖峭壁之上，垂直落差三百多米，是世界上最高的电梯之一（为方便计算，假设该电梯的高度为）。一名游客将一块电子秤（显示受到的压力大小，单位：N）放在电梯的水平地板上，自己站在电子秤上，通过电子秤的示数结合自己的体重去了解电梯运行时加减速的情况。已知电梯从地面静止开始，竖直向上匀加速运动，接着匀速运动，最后匀减速运动到达电梯的最高点，到达电梯的最高点时电梯速度刚好减为零；在匀减速阶段，电子秤的示数为“591”。电梯可看作质点，重力加速度g取，求： （1）电梯运行过程中最大速度的大小； （2）该游客的质量； （3）匀加速阶段，电子秤的示数。 10．如图所示，将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱子中，在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器，箱子可以沿竖直轨道运动.当箱子以的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力传感器显示的压力为7.2 N，下底板的压力传感器显示的压力为12 N.（g取） （1）求金属块的质量m； （2）若上顶板的压力传感器的示数是下底板的压力传感器示数的一半，试判断箱子的运动情况； （3）要使上顶板的压力传感器的示数恰好为零，箱子沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？ 参考答案 1．答案：C 解析：返回舱向下做减速运动时，速度与加速度方向相反，因此加速度方向向上，返回舱处于超重状态，故ABD错误，C正确。 故选C。 2．答案：D 解析：上升过程先加速上升，后减速上升，故加速度先竖直向上，后竖直向下，即先超重，后失重，D选项图像符合要求。 故选D。 3．答案：D 解析：对B根据牛顿第二定律对A和C根据平衡条件得解得 故选D。 4．答案：B 解析：游客的惯性大小由游客的质量决定，与游客的速度大小无关，故A错误；游客做自由落体运动时处于完全失重状态，由，得体验完全失重的时间，故B正确；游客经过C点时受到的合力为零（加速度为零），故游客经过C点时速度最大，故C错误；游客对弹性绳的拉力和弹性绳对游客的拉力是一对作用力和反作用力，大小总是相等，故D错误。 5．答案：A 解析：将甲电梯上的乘客的加速度沿水平方向和竖直方向分解，得到竖直向上的分加速度和水平向左的分加速度，乘客处于超重状态，所受支持力大于重力，受到重力、支持力和摩擦力的作用；乙电梯中的乘客加速度竖直向上，处于超重状态，只受到重力、支持力的作用，只有A正确。 6．答案：AC 解析：由题图知，运动员的重力，则其质量为，故A正确；当蹦床对运动员的弹力最大时，运动员的加速度最大，由题图读出最大的弹力，根据牛顿第二定律得，解得运动员的最大加速度，故B错误；由题图可知运动员在空中运动的时间为，根据竖直上抛运动的对称性可知，运动员下落的时间为，所以运动员上升的最大高度为，故C正确；由题图知，8.7 s至9.5 s内，运动员一直与蹦床接触，蹦床弹力先小于运动员重力，再大于运动员重力，再小于运动员重力，故运动员先失重，再超重，再失重，故D错误。 7．答案：AC 解析：细线断裂前，重物向上做匀加速运动，加速度方向向上，重物处于超重状态，故A正确；设匀加速上升的加速度大小为a，时间为t，规定向上为正方向，根据题意有，解得，对重物受力分析，由牛顿第二定律有，解得，则细线断裂前，细线拉力与重物的重力大小之比为，故B错误；设细线断裂时重物的高度为h，速度大小为，有，解得，细线断裂后，重物先向上做匀减速运动，有，解得，则重物上升的最大高度，重物落地时的速度大小，可知细线断裂时重物的高度与重物上升的最大高度之比，细线断裂时重物的速度大小与重物落地时的速度大小之比为，故C正确，D错误。 8．答案：（1），超重（2）71.68m（3）加速度将逐渐增大 解析：（1）根据牛顿第二定律可得 解得 加速度方向向上，火箭处于超重状态； （2）假设火箭飞离发射塔做匀变速直线运动，有 发射塔的高度约为 （3）根据牛顿第二定律可得 解得 随着火箭上升过程中燃料的消耗，火箭的质量减小，其加速度将逐渐增大，则火箭做加速度增大的变加速直线运动。 9．答案：（1）（2）（3）618 解析：（1）设电梯最大速度为，则有 解得 （2）减速阶段加速度大小为 根据牛顿第二定律有 由牛顿第三定律可知游客对电梯的压力与电梯对游客的支持力大小相等 解得 （3）加速阶段加速度大小为 根据牛顿第二定律有 由牛顿第三定律可知电梯对游客的支持力与游客对电梯的压力大小相等 解得 即匀加速阶段，电子秤的示数为“618”。 10．答案：（1）0.6 kg （2）静止或做匀速直线运动 （3）向上加速运动或向下减速运动，加速度大小为 解析：（1）由题意可知，金属块所受竖直向下的压力大小等于上顶板压力传感器示数（设为），金属块所受竖直向上的弹力大小等于下底板压力传感器示数（设为）， 当（竖直向下）、、时， 对金属块有， 代入数据解得. （2）若上顶板的压力传感器示数为下底板的压力传感器示数的一半，因为弹簧形变量没有改变，所以下底板压力传感器示数不变，即，，根据牛顿第二定律得，代入数据解得，可知箱子静止或做匀速直线运动. （3）上顶板压力传感器示数恰好为零（即上顶板与金属块接触但不挤压）时，下底板压力传感器示数仍然不变，有，方向向上；故要使上顶板压力传感器的示数恰好为零，则箱子沿竖直方向向上加速运动或向下减速运动，加速度大小为. 学科网（北京）股份有限公司 $