定时训练23 超重与失重现象 专项训练-2027届高考物理一轮复习

定时训练23 超重与失重现象 核心梳理 超重、失重和完全失重的比较 超重现象 失重现象 完全失重现象 概念 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）________物体所受重力的现象 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）________物体所受重力的现象 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）________的现象 产生条件 物体的加速度方向________ 物体的加速度方向________ 物体的加速度方向竖直________，大小为 原理方程 ________ ________ 运动状态 加速上升或________ 加速下降或________ 无阻力的抛体运动；绕地球匀速圆周运动 受力分析 典例精练 基础落实练 1．（2026·甘肃·高考真题）2025年11月，人形机器人“夸父”担任第十五届全运会0号火炬手，以拟人姿态奔跑完成百米火炬传递。已知机器人的质量为，鞋底与地面的动摩擦因数为0.8，重力加速度取。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，考虑奔跑时竖直方向的重心起伏，下列说法正确的是（     ） A．机器人奔跑时，竖直方向合力恒为零 B．机器人奔跑时，受到的静摩擦力恒为 C．机器人奔跑时，支持力与重力是一对作用力与反作用力 D．机器人单脚着地时，地面给机器人的支持力可能大于 2．（2026·云南·高考真题）云南宣威尼珠河大峡谷的“青云电梯”为谷底孩子们上学提供了交通便利。若电梯由静止开始上升，用时，则此过程电梯的平均速度大小及电梯向上加速时乘客所处的状态分别为（     ） A．，超重 B．，超重 C．，失重 D．，失重 3．（2025·浙江·高考真题）中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠铃稳定时的状态如图所示。重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．双臂夹角越大双臂所受杠铃作用力越小 B．杠铃对每只手臂作用力大小为 C．杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力 D．在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃总重力 4．（2026·四川遂宁·一模）如图所示，一根不可伸长的轻绳固定在天花板上的点，另一端拴着一质量为的小球，上表面光滑的挡板一端用铰链固定在水平地面上的点。用手托住挡板让系统处于静止状态，此时轻绳与竖直方向的夹角为，挡板与水平地面的夹角为，重力加速度大小为。下列说法正确的是（     ） A．静止时，轻绳的拉力大小为 B．剪断轻绳的瞬间，小球的加速度大小为 C．剪断轻绳的瞬间，小球处于超重状态 D．撤去挡板的瞬间，小球的加速度大小为 5．（2026·河南平顶山·模拟预测）某同学将一电子秤放在厢式电梯的水平地板上，站在电子秤上随电梯一起运动。已知该同学的质量，当地重力加速度。在电梯的某个运动过程中，电子秤的示数恒为660N，则该过程中（     ） A．电梯的加速度大小为 B．电梯的加速度方向竖直向下 C．该同学处于失重状态 D．电梯一定竖直向下做匀减速运动 6．（2025·安徽·高考真题）某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车___________。（选填正确答案标号） a.能在轨道上保持静止 b.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的和a随时间t变化的散点图，以竖直向上为正方向。时，物体处于___________（选填“超重”或“失重”）状态；以为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得到的图像为图丁中的图线a、 ②若将物体质量增大一倍，重新进行实验，其图像为图丁中的图线___________。（选填“b”“c”或“d”） 能力提升练 7．（25-26高三上·天津滨海新区·期末）中国自主研发制造的万米级全海深载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底，创造了10909米的中国载人深潜新纪录。某次深潜探测中，“奋斗者”号的速度-时间图像如图所示，忽略下潜过程重力加速度的变化。则（    ） A．时间内潜水器内的科考人员处于超重状态 B．时间内“奋斗者”号的平均速度大于它在时间内的平均速度 C．时间内“奋斗者”保持静止状态 D．时间内“奋斗者”号受到的合力不断增大 拓展创新练 8．（25-26高一上·河北沧州·期末）（多选）通过观察篮球从一定高度由静止下落后的反弹情况可以判断篮球的弹性。质检员拍摄了该过程，并得出了篮球运动的图像，如图所示。忽略篮球与地面相互作用的极短过程，下列说法正确的是（　　） A．篮球从先做加速运动后做减速运动 B．篮球从先失重后超重 C．篮球从位移为正值 D．图像中四点中对应篮球位置最高的是点 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 $ 定时训练23 超重与失重现象 核心梳理 超重、失重和完全失重的比较 超重现象 失重现象 完全失重现象 概念 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）________物体所受重力的现象 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）________物体所受重力的现象 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）________的现象 产生条件 物体的加速度方向________ 物体的加速度方向________ 物体的加速度方向竖直________，大小为 原理方程 ________ ________ 运动状态 加速上升或________ 加速下降或________ 无阻力的抛体运动；绕地球匀速圆周运动 受力分析 【答案】 大于 小于 等于零 竖直向上 竖直向下 向下 减速下降 减速上升 【详解】略 典例精练 基础落实练 1．（2026·甘肃·高考真题）2025年11月，人形机器人“夸父”担任第十五届全运会0号火炬手，以拟人姿态奔跑完成百米火炬传递。已知机器人的质量为，鞋底与地面的动摩擦因数为0.8，重力加速度取。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，考虑奔跑时竖直方向的重心起伏，下列说法正确的是（     ） A．机器人奔跑时，竖直方向合力恒为零 B．机器人奔跑时，受到的静摩擦力恒为 C．机器人奔跑时，支持力与重力是一对作用力与反作用力 D．机器人单脚着地时，地面给机器人的支持力可能大于 【答案】D 【详解】根据题意可知，机器人重力 最大静摩擦力 A．机器人奔跑时存在竖直方向的重心起伏，即竖直方向有加速度，由牛顿第二定律可知竖直方向合力不为零，故A错误； B．静摩擦力的大小随运动状态动态变化，如：当脚离地时不受静摩擦力，不可能恒为，故B错误； C．作用力与反作用力是两个相互作用物体之间的相互力，支持力是地面给机器人的力、重力是地球给机器人的力，两个力作用在同一物体上，不属于作用力与反作用力，故C错误； D．当机器人竖直方向有向上的加速度时处于超重状态，由牛顿第二定律 得 因此支持力可能大于，故D正确。 故选D。 2．（2026·云南·高考真题）云南宣威尼珠河大峡谷的“青云电梯”为谷底孩子们上学提供了交通便利。若电梯由静止开始上升，用时，则此过程电梯的平均速度大小及电梯向上加速时乘客所处的状态分别为（     ） A．，超重 B．，超重 C．，失重 D．，失重 【答案】A 【详解】平均速度计算：根据平均速度定义式，代入位移、时间，可得 超重失重判断：电梯向上加速时加速度竖直向上，乘客处于超重状态。 故选A。 3．（2025·浙江·高考真题）中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠铃稳定时的状态如图所示。重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．双臂夹角越大双臂所受杠铃作用力越小 B．杠铃对每只手臂作用力大小为 C．杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力 D．在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃总重力 【答案】D 【详解】A．运动员举起杠铃，杠铃稳定时，对杠铃受力分析，杠铃受重力和双臂的支持力，由力的平衡条件可知双臂对杠铃的支持力的合力等于杠铃的重力。由牛顿第三定律可知，双臂所受杠铃作用力大小等于杠铃的重力大小，与双臂的夹角无关，故A错误； B．杠铃的重力为 假设手臂与竖直方向夹角为，根据平衡条件可知 结合 解得杠铃对手臂的弹作用力，B错误； C．杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对相互作用力，C错误； D．加速举起杠铃，人和杠铃构成的相互作用系统加速度向上，系统处于超重状态，因此地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力，D正确。 故选D。 4．（2026·四川遂宁·一模）如图所示，一根不可伸长的轻绳固定在天花板上的点，另一端拴着一质量为的小球，上表面光滑的挡板一端用铰链固定在水平地面上的点。用手托住挡板让系统处于静止状态，此时轻绳与竖直方向的夹角为，挡板与水平地面的夹角为，重力加速度大小为。下列说法正确的是（     ） A．静止时，轻绳的拉力大小为 B．剪断轻绳的瞬间，小球的加速度大小为 C．剪断轻绳的瞬间，小球处于超重状态 D．撤去挡板的瞬间，小球的加速度大小为 【答案】B 【详解】A．小球静止时，轻绳拉力与挡板弹力的方向关于竖直方向对称。设轻绳拉力和挡板弹力大小分别为和，由水平方向平衡可知二者大小相等，由竖直方向平衡得 解得，故A错误； BC．剪断轻绳时，挡板仍在原位置，小球沿挡板向下加速运动，垂直挡板方向有 沿挡板向下方向由牛顿第二定律得 解得小球的加速度大小为 由于加速度方向沿挡板向下，可知小球处于失重状态，故B正确，C错误； D．撤去挡板后，挡板与小球分离，小球仅受重力和轻绳拉力。小球初速度为零，沿轻绳方向的加速度为零，沿垂直轻绳方向由牛顿第二定律得 解得，故D错误。 故选B。 5．（2026·河南平顶山·模拟预测）某同学将一电子秤放在厢式电梯的水平地板上，站在电子秤上随电梯一起运动。已知该同学的质量，当地重力加速度。在电梯的某个运动过程中，电子秤的示数恒为660N，则该过程中（     ） A．电梯的加速度大小为 B．电梯的加速度方向竖直向下 C．该同学处于失重状态 D．电梯一定竖直向下做匀减速运动 【答案】A 【详解】A．对该同学受力分析，由牛顿第二定律有 解得，A正确； BC．该同学的重力为 电子秤示数，说明该同学处于超重状态，加速度方向竖直向上，BC错误； D．该同学处于超重状态，说明加速度竖直向上，电梯可能竖直向上做匀加速直线运动，也可能竖直向下做匀减速直线运动，D错误。 故选A。 6．（2025·安徽·高考真题）某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车___________。（选填正确答案标号） a.能在轨道上保持静止 b.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的和a随时间t变化的散点图，以竖直向上为正方向。时，物体处于___________（选填“超重”或“失重”）状态；以为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得到的图像为图丁中的图线a、 ②若将物体质量增大一倍，重新进行实验，其图像为图丁中的图线___________。（选填“b”“c”或“d”） 【答案】(1)c (2) 失重 d 【详解】（1）平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动。 故选c。 （2）[1]根据图像可知时，加速度方向竖直向下，故处于失重状态； [2]对物体根据牛顿第二定律 整理得 可知图像的斜率为，故将物体质量增大一倍，图像斜率变小，纵轴截距不变，其图像为图丁中的图线d。 能力提升练 7．（25-26高三上·天津滨海新区·期末）中国自主研发制造的万米级全海深载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底，创造了10909米的中国载人深潜新纪录。某次深潜探测中，“奋斗者”号的速度-时间图像如图所示，忽略下潜过程重力加速度的变化。则（    ） A．时间内潜水器内的科考人员处于超重状态 B．时间内“奋斗者”号的平均速度大于它在时间内的平均速度 C．时间内“奋斗者”保持静止状态 D．时间内“奋斗者”号受到的合力不断增大 【答案】B 【详解】A．时间内潜水器内的科考人员加速下潜，有向下的加速度，故处于失重状态，故A错误； B．v-t图像中图线与时间轴所围成的面积表示位移，时间内“奋斗者”号的平均速度大于速度从的匀加速直线运动的平均速度 而时间内的平均速度小于，故B正确； C．时间内“奋斗者”以的速度做匀速直线运动，故C错误； D．时间内“奋斗者”号的加速度逐渐减小，则受到的合力不断减小，故D错误。 故选B。 拓展创新练 8．（25-26高一上·河北沧州·期末）（多选）通过观察篮球从一定高度由静止下落后的反弹情况可以判断篮球的弹性。质检员拍摄了该过程，并得出了篮球运动的图像，如图所示。忽略篮球与地面相互作用的极短过程，下列说法正确的是（　　） A．篮球从先做加速运动后做减速运动 B．篮球从先失重后超重 C．篮球从位移为正值 D．图像中四点中对应篮球位置最高的是点 【答案】AD 【详解】AB．由题意可知，篮球从做向下的加速运动，从做向上的减速运动，加速度都向下，为失重状态，故A正确，B错误； C．根据图像与轴围成的面积表示位移可知，篮球从位移为负值，故C错误； D．图像中速度为负值表示向下运动，当篮球向下运动到速度最大时表示与地面接触，速度发生突变，方向变为向上并做匀减速运动，由题图可知第一次上升至速度为零的点离地面最远，故四个点中对应篮球位置最高的是点，故D正确。 故选AD。 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 $