第06讲超重和失重

第06讲：超重和失重一：知识精讲归纳考点一、超重和失重1．视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力．2．失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有竖直向下(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度．3．超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有竖直向上(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度．4．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态．(2)产生条件：a＝g，方向竖直向下．大重难点规律总结：1．对视重的理解当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上相对静止时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并未变化，只是视重变了．2．超重、失重的比较特征状态加速度视重(F)与重力的关系运动情况受力图平衡a＝0F＝mg静止或匀速直线运动超重竖直向上或有竖直向上分量由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg向上加速或向下减速失重竖直向下或有竖直向下分量由mg－F＝ma得F＝m(g－a)<mg向下加速或向上减速完全失重a＝gF＝0自由落体运动、抛体运动二：考点题型归纳题型一：超重和失重的概念1．（2023秋·高一）下列关于超重与失重的判断，正确的是（）A．物体做变速运动时，必处于超重或失重状态B．物体向下运动时，必处于失重状态C．做竖直上抛运动的物体，处于超重状态D．物体斜向上做匀减速运动，处于失重状态【答案】D【详解】AB．判断物体是否处于超重或失重状态，就是看物体有没有竖直方向上的加速度。若物体的加速度向下，则处于失重状态。若物体的加速度向上，则处于超重状态。A、B两项均未指明加速度方向，无法判定是否发生超重和失重现象。故AB错误；C．做竖直上抛运动的物体，只受重力，加速度为g，竖直向下，处于完全失重状态，C错误；D．物体斜向上做匀减速运动，加速度斜向下，有竖直向下的分量，故处于失重状态。D正确。故选D。2．（2023秋·山东泰安·高一统考期末）下列说法正确的是（

）A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态C．跳高运动员离开地面在空中上升的过程中处于超重状态D．蹦床运动员离开蹦床在空中上升和下落过程中都处于失重状态【答案】D【详解】所谓超重是指“示重”大于物体的实际重力，对地面上的物体而言，其加速度的方向是向上的；而失重是指“示重”小于物体的实际重力，对地面上的物体而言，其加速度的方向是向下的。AB．物体都处于静止状态，故均不是超重和失重状态，AB错误；C．运动员离开蹦床在空中上升的过程中加速度向下，处于失重状态，C错误；D．蹦床运动员离开蹦床在空中上升和下落过程中，其加速度的方向都是向下的，故都处于失重状态，D正确。故选D。3．（2023秋·陕西渭南·高一统考期末）随着生活水平的提高，肥胖问题日渐突出，控制体重逐渐引起人们的重视。如图所示，小林正站在体重秤上测量他的体重，下列说法中正确的是（

）A．下蹲过程，体重秤示数一直增大B．下蹲过程，体重秤示数一直减小C．起身过程，体重秤示数先增大后减小D．起身过程，体重秤示数先减小后增大【答案】C【详解】设小林重力为。AB．下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态，后处于超重状态，体重计的示数先小于后大于；体重秤示数先减小后增大。AB错误；CD．起身过程，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态，后处于失重状态，体重计的示数先大于后小于；体重秤示数先增大后减小。C正确，D错误。故选C。题型二：电梯中的超失重问题分析4．（2023秋·全国·高一期中）在电梯内放一体重计，电梯静止时，小花站在体重计上示数为50kg，电梯运动过程中，某段时间内小花发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法正确的是（

）A．电梯一定竖直向上加速运动 B．电梯一定竖直向下加速运动C．小花所受的重力变小了 D．电梯的加速度大小为，方向竖直向下【答案】D【详解】电梯静止时，体重计示数为50kg，说明小强同学的质量为50kg，某段时间内小花发现体重计示数为40kg，根据牛顿第二定律可得解得方向竖直向下；这段时间电梯可能竖直向上减速或竖直向下加速，小花处于失重状态，但重力保持不变。故选D。5．（2023春·山东潍坊·高一山东省高密市第一中学校考期末）加速度传感器是一些智能上配备的较为实用的软件，能显示物体运动过程中的加速度变化情况。现出于安全角度，需要分析某升降机在实际运行过程中的加速度，将放置于升降机地面上并打开加速度传感器，使升降机从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的竖直方向上加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向。由此可判断出（）A．在时刻速度为0B．运行过程中有可能与升降机分离C．在时间内，处于超重状态D．在时间内，升降机受到的压力先减小再增大【答案】B【详解】A．根据题意，由图可知，之前加速度一直向上，时刻，则向上速度达到最大，故A错误；B．根据题意，由图可知，有段时间竖直向下的加速度等于重力加速度，所以有可能离开过升降机，故B正确；C．根据题意，由图可知，的加速度向下，处于失重状态，故C错误；D．根据题意，由图可知，加速度向上，由牛顿第二定律有由于减小，则减小，加速度向下，由牛顿第二定律有由于增大，则减小，即在时间内，升降机对的支持了一直减小，由牛顿第三定律可知，机对升降机的压力一直减小，故D错误。故选B。6．（2022秋·河北邯郸·高一校考期中）如图所示，弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大了，这一现象表明（）A．电梯在加速上升B．电梯在加速下降C．人对电梯的压力大于重力D．人对电梯的压力小于重力【答案】C【详解】AB．根据题意可知，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大了，此时弹簧的弹力大于小铁球的重力，处于超重状态，则电梯具有向上的加速度，可能加速上升，也可能减速下降，故AB错误；CD．由AB分析可知，人处于超重状态，则人对电梯的压力大于重力，故D错误，C正确。故选C。题型三：完全失重问题7．（2023·全国·高一）如图所示，将物体A放在容器B中，以某一速度把容器B竖直上抛，不计空气阻力，运动过程中容器B的底面始终保持水平，下列说法正确的是（）A．在上升和下降过程中A对B的压力大小都一定等于零B．上升过程中A对B的压力大小大于物体A受到的重力大小C．下降过程中A对B的压力大小大于物体A受到的重力大小D．在上升和下降过程中A对B的压力大小都等于物体A受到的重力大小【答案】A【详解】对A、B组成的系统分析可知，系统只受重力作用，由牛顿第二定律可知，整个系统加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重，所以A、B之间无相互作用力，所以在上升和下降过程中A对B的压力大小都一定等于零。故选A。8．（2022秋·高一校考单元测试）如图所示，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中运动的过程中，下列说法正确的是（）A．一直处于超重状态B．一直处于失重状态C．先处于超重状态，后处于失重状态D．先处于失重状态，后处于超重状态【答案】B【详解】运动员离开地面后做斜上抛运动，越过横杆前、后在空中运动的过程中，加速度为重力加速度，方向竖直向下，所以运动员始终处于完全失重状态。故选B。9．（2022秋·安徽芜湖·高一统考期末）2021年5月15日，我国天问一号着陆器成功着陆火星表面，其运动过程可以简化为：脱离环绕器后分别经历气动减速、降落伞减速和动力减速三个阶段，接着在距离火星表面约100米处悬停，经过对着陆点的探测，最后匀速平稳着陆。若着陆全程可视为竖直方向的运动，则下列说法正确的是（）A．随环绕器绕火星运行阶段，着陆器处于超重状态B．减速下降阶段，着陆器处于完全失重状态C．悬停阶段，着陆器不受力D．匀速下降阶段，着陆器处于平衡状态【答案】D【详解】A．随环绕器绕火星运行阶段，着陆器处于失重状态，故A错误；B．减速下降阶段，加速度方向向上，着陆器处于超重状态，故B错误；C．悬停阶段，着陆器受火星对其的引力和反向推力，处于平衡状态，故C错误；D．匀速下降阶段，着陆器受力平衡，处于平衡状态，故D正确。故选D。题型四：与Ft图像问题10．（2023·全国·高一专题练习）小红和小明用体重计研究人在观光升降电梯中的超重和失重现象。在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时小红站在体重计上。在升降电梯运动过程中，小明观察到体重计的示数随时间变化的图像如图所示。已知升降电梯从时经历了三个阶段：由静止开始匀加速运动、匀速运动和匀减速运动，在时停止，。下列说法正确的是（）A．小红在内重力增加了，小红处于超重状态B．升降电梯在小明观察的这段时间内向下运动C．小红在内匀速运动的速度为D．小红在内位移为22m【答案】C【详解】A．由图像可知，小红在内处于超重状态，但小红的重力保持不变，故A错误；B．由题意可知在内由静止开始匀加速运动，小红在这段时间内处于超重状态，加速度方向向上，可知升降电梯在小明观察的这段时间内向上运动，故B错误；C．小红在内的加速度大小为可知小红在时的速度为则小红在内匀速运动的速度为，故C正确；D．小红在内的位移为小红在内的位移为小红在时停止，则的位移为小红在内位移为故D错误。故选C。11．（2023·全国·高一专题练习）图甲是莱芜一中尚清华同学站在接有力传感器的板上做下蹲、起跳动作的示意图，图中的O点表示他的重心。图乙是传感器所受压力随时间变化的图像，图像上a、b两点的纵坐标分别为900N和300N，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。根据图像分析可知（）A．尚清华的重力可由b点读出，为300NB．尚清华在b到c的过程中先处于超重状态再处于失重状态C．尚清华在双脚与板不接触的过程中处于完全失重状态D．尚清华在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度【答案】C【详解】A．开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力为900N，人的重力也为900N，选项A错误；B．b到c过程中，人对板的压力先小于人的真实重力，后大于人的真实重力，则人先处于失重状态后处于超重状态，选项B错误；C．离开板后人只受重力的作用，处于完全失重状态，选项C正确；D．b点对应时刻弹力与重力的差值要小于c点对应时刻弹力与重力的差值，则人在b点对应时刻的加速度要小于在c点对应时刻的加速度，选项D错误。故选C。12．（2021秋·高一课时练习）如图甲所示，在升降机的顶部装了一个能够显示拉力大小的传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一个质量为m的小球，若升降机在匀速运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t的变化关系如图乙所示，g为重力加速度，则（）A．升降机停止前在向下运动B．0~t1时间内小球处于失重状态，速率不断增大C．t2~t3时间内小球处于超重状态，速率不断减小D．t3~t4时间内小球处于超重状态，速率不断减小【答案】C【详解】A．升降机在匀速运行过程中突然停止，由于惯性，小球会继续沿着原来的运动方向运动一段时间，弹簧处于伸长状态，时间内，小球处于失重状态，弹簧弹力由mg减小为0，说明弹簧逐渐恢复原长，升降机停止前在向上运动，小球在继续向上运动，A错误；B．时间内，拉力小于重力，小球处于失重状态，加速度的方向向下，与速度反向，则速度逐渐减小，B错误；CD．同理分析可得：时间内，小球向上减速，加速度方向一直向下，小球处于失重状态；时间内，小球向下加速，加速度方向一直向下，小球处于失重状态；时间内，小球向下减速，加速度方向一直向上，小球处于超重状态；时间内，小球向上加速，加速度方向一直向上，小球处于超重状态，C正确，D错误。故选C。题型五：超重失重问题分析物体运动状态13．（2023秋·安徽滁州·高一校联考期末）如图是某同学站在压力传感器上做下蹲——起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间。由图线可知，该同学的体重约为，除此以外，还可以得到以下信息（）A．时人处在下蹲的最低点 B．时人处于起立静止状态C．下蹲过程中人处于先失重后超重的状态 D．该同学做了2次下蹲—起立的动作【答案】C【详解】A．人处在下蹲的最低点时应该有向上的最大加速度，由图可知在时人有向下的加速度最大，故A错误；B．时传感器示数等于人的重力，故此时处于下蹲静止状态，故B错误；C．人在下蹲的过程中，先加速向下运动，此时加速度方向向下，故人处于失重状态，最后人静止，故后半段是人减速向下的过程，此时加速度方向向上，人处于超重状态，故下蹲过程中人先失重后超重，故C正确；D．该同学在前时是下蹲过程，后是起立的过程，所以共做了1次下蹲—起立的动作，故D错误。故选C。14．（2023春·云南红河·高一校考期中）某人站在压力传感器上，做“下蹲起立”的动作时，计算机记录压力随时间变化的图像如图所示。已知该人质量为，重力加速度g取，则由图线可知该人（）A．下蹲过程中一直处于失重状态B．起立过程中先处于超重状态后处于失重状态C．内完成了两次“下蹲—起立”的动作D．内加速度的最大值约为【答案】B【详解】A．人下蹲过程中，先向下加速后向下减速，加速度方向先向下后向上，先失重后超重，故A错误；B．人起立过程中，先向上加速后向上减速，加速度方向先向上后向下，先处于超重状态后处于失重状态，故B正确；C．由图像可知，内完成了1次“下蹲—起立”的动作，故C错误；D．由图像可知，当时，加速度最大，则有解得故D错误。故选B。题型六：超重、失重的有关计算15．（2023秋·河北石家庄·高一河北灵寿中学校考期末）如图是某同学站在压力传感器上做下蹲～起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间，g取10m/s2.，下列说法正确的是（）A．从a到b过程，人的加速度方向向上B．从a到b过程，人的重力先减小后增大C．下蹲过程中人先失重后超重D．6s内该同学做了2次下蹲～起立的动作【答案】C【详解】A．根据图像可知，人在压力传感器上的实重为500N，从a到b过程中，压力传感器的视重小于实重，则可知人的加速度方向向下，故A错误；B．从a到b过程，人的重力不发生改变，改变的是压力传感器的视重，故B错误；C．下蹲过程中人的速度先从0开始增大，后又减小为零，即下蹲过程中人先向下做加速度运动后做减速度运动，因此人先处于失重状态后处于超重状态，故C正确；D．下蹲过程中视重先小于实重，再大于实重，当人完全蹲下后视重等于实重；起立过程中视重先大于实重，再小于实重，当完全起立后视重等于实重，因此根据图像可知，6s内该同学做了1次下蹲～起立的动作，故D错误。故选C。16．（2022秋·湖南株洲·高一株洲二中校考期末）如图所示，质量的人站在升降机中的体重计上。重力加速度g取，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。（1）匀速上升；（2）以的加速度加速上升；（3）以的加速度加速下降。【答案】（1）500N；（2）700N；（3）250N【详解】（1）匀速上升时，由平衡条件得：FN1＝mg＝500N由牛顿第三定律得：人对体重计压力为500N，即体重计示数为500N；（2）加速上升时，由牛顿第二定律得：FN2－mg＝ma1解得FN2＝mg＋ma1＝700N由牛顿第三定律得：人对体重计压力为700N，即体重计示数为700N；（3）加速下降时，由牛顿第二定律得：mg－FN3＝ma3解得FN3＝mg－ma3＝250N由牛顿第三定律得：人对体重计压力为250N，即体重计示数为250N。17．（2018秋·浙江温州·高一校考期末）一质量为m=40kg的小孩子站在电梯内的体重计上。电梯从t=0时刻由静止开始上升，在0s到6s内体重计示数F的变化如图所示。试问：(1)在0到2s内电梯上升的加速度大小？(2)在0到6s内电梯上升的高度是多少？（取重力加速度g=10m/s2）【答案】(1)1m/s2；(2)9m【详解】(1)对小孩进行受力分析，列出牛顿第二定律有a1==1m/s2则在0到2s时间内的加速度为1m/s2。(2)由F—t图像可知在0到2s内电梯做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动公式有x1=a1t12，v1=a1t1代入数据有x1=2m，v1=2m/s在2到5s内电梯做匀速直线运动，根据匀速直线运动的公式有x2=v1t2=6m5到6s内电梯做匀减速直线运动，根据匀变速直线运动公式a3==2m/s2，x3=v1t3+a3t32=1m则电梯上升的总位移为x=x1+x2+x3=9m则0到6s内电梯上升了9m。18．（2023·全国·高一课堂例题）在某游乐场有一巨型娱乐器械，将座舱用升降机送到离地面75m的高处，然后让其自由落下，座舱落到离地面25m高时，制动系统开始启动，座舱做匀减速运动，到达地面时刚好停止。若座舱中某人用手托料重50N的铅球，取g=10m/s2，不计空气阻力。求：（1）座舱离地面35m时，手对球的支持力；（2）从开始下落到着地经历的总时间；（3）座舱离地面15m时，球对手的压力。【答案】（1）0；（2）；（3）150N【详解】（1）座舱离地面35m时，座舱处于完全失重状态，所以手对球的支持力为零；（2）座舱自由落体的时间s座舱自由落体的末速度m/s座舱匀减速的加速度为m/s2座舱匀减速的时间为s座舱从开始下落到着地经历的总时间s（3）座舱离地面15m时，座舱做匀减速直线运动，以球为研究对象，据牛顿第二定律可得得N据牛顿第三定律，球对手的压力为150N。三：课堂过关精练一、单选题19．（2023秋·广东深圳·高一统考期末）如图，用手托住几本教材，下列哪种情况下教材对手的作用力比教材的重力大（）A．使书本匀速向上运动 B．使书本匀速向下运动C．使书本匀减速向下运动 D．使书本匀减速向上运动【答案】C【详解】AB．使教材匀速向上、向下运动均处于平衡状态，支持力等于重力大小，由牛顿第三定律可知压力大小等于支持力大小，说明教材对手的作用力与教材的重力大小相同，AB错误；C．使教材匀减速向下运动，合力向上，支持力大于重力大小，教材对手的作用力比教材的重力大，C正确；D．使书本匀减速向上运动，合力向下，支持力小于重力大小，则教材对手的作用力比教材的重力小，D错误；故选C。20．（2023秋·江苏连云港·高一统考期末）如图是某同学站在压力传感器上做下蹲一起立的动作时，传感器记录的压力随时间变化的图像，纵坐标为压力F，横坐标为时间t。由图像可知（）A．t1~t2时间内人处于起立过程B．t3出时刻人处于超重状态C．人的重力大小为F2D．t1时刻人处在下蹲的最低点【答案】B【详解】AD．t1~t2时间内人先失重后超重，加速度先向下后向上，可知处于下蹲过程，t1时刻人处在下蹲的过程中，不在最低点，选项AD错误；B．t3出时刻人对传感器的压力大于重力，则人处于超重状态，选项B正确；C．由图可知，人的重力大小为F1，选项C错误；故选B。21．（2023春·河南濮阳·高一濮阳一高校考期中）某人站在压力传感器上做“下蹲一起立”的动作时，记录的压力随时间变化的图线如图所示，纵坐标为力（单位为N），横坐标为时间（单位为s），由图线可知，该人的体重约为650N。除此之外，还可以得到的信息是（）A．该人做了一次“下蹲一起立”的动作B．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态C．5s末人正在向下匀速运动D．下蹲过程中人的最大加速度约为5m/s2【答案】A【详解】AB．下蹲过程中人先处于失重状态后处于超重状态，起立过程中先处于超重状态后处于失重状态，完成下蹲或者起立后人对传感器的压力等于自身重量，对照图中曲线的变化可知，该人做了一次“下蹲一起立”的动作，故A正确、B错误；C．由图可知5s末时人完成了下蹲动作，并且对传感器的压力等于自身重量，说明此时人静止的蹲在传感器上，故C错误；D．根据牛顿第二定律可知，下蹲过程中人的加速度为所以人的加速度最大时候就是传感器提供的支持力最小的时候，由图可知最小的支持力约为180N，所以人的最大加速度约为故D错误。故选A。22．（2023秋·河北唐山·高一开滦第二中学校考期末）如图是某同学站在压力传感器上做下蹲和起立动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间，g取10m/s2.，下列说法正确的是（）A．从a到c过程，人的加速度方向先向下后向上B．从d到e过程，人的重力先增大后减小C．ab为下蹲过程，bc为起立过程D．6s内该同学做了2次下蹲～起立的动作【答案】A【详解】A．从a到b过程，某同学对传感器的压力小于重力，处于失重状态，人的加速度方向向下，从b到c过程，某同学对传感器的压力大于重力，处于超重状态，人的加速度方向向上，故A正确；B．从d到e过程，人的重力一直保持不变，故B错误；C．人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重，故C错误；D．人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重，起立对应先超重再失重，对应图象可知，6s内该同学做了一次下蹲—起立的动作，故D错误。故选A。23．（2023春·山西朔州·高一怀仁市第一中学校校联考期中）搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，载人飞船在发射升空、在轨运行、返回着陆的过程中，飞船中的宇航员会经历一系列超重和失重的过程，下列说法正确的是（

）A．飞船加速升空时，宇航员处于失重状态B．飞船在重力作用下加速返回地球时，宇航员处于超重状态C．飞船打开减速伞减速下降时，宇航员处于失重状态D．飞船在轨道上绕地球做匀速圆周运动时，宇航员处于失重状态【答案】D【详解】A．飞船加速升空时，宇航员具有向上的加速度，处于超重状态，故A错误；B．飞船在重力作用下加速返回地球时，宇航员具有向下的加速度，处于失重状态，故B错误；C．飞船打开减速伞减速下降时，宇航员具有向上的加速度，处于超重状态，故C错误；D．飞船在轨道上绕地球做匀速圆周运动时，引力使宇航员具有向下的加速度，处于失重状态，故D正确．故选D。24．（2023春·云南昆明·高一统考期末）人站在力传感器上完成下蹲、起立动作。计算机采集到力传感器的示数随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（）A．到过程中人处于超重状态B．到d过程中人处于超重状态C．到d为“下蹲—起立”过程D．到d为“起立—下蹲”过程【答案】A【详解】A．根据图像可知，人的重力（实重）为，在到过程中，力传感器的示数大于，即视重大于实重，人处于超重状态，故A正确；B．在到d过程中，根据图像可知，力传感器的示数小于，即视重小于实重，人处于失重状态，故B错误；CD．人从蹲姿起立的过程中，先向上加速，再向上减速，所以起立的整个过程中先处于超重状态，后处于失重状态，因此可知到d为“起立”过程，故CD错误。故选A。25．（2023·全国·高一随堂练习）将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱子中，如图所示，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N=7.2N，下底板的压力传感器显示的压力F=12.0N。（g取10m/s2）（1）金属块的质量m为多少?（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为零，箱子沿竖直方向运动的情况可能是怎样的?【答案】（1）0.6kg；（2）箱子做匀速直线运动；（3）箱子向上加速或向下减速，加速度大小为10m/s2【详解】（1）由题意可知，金属块所受竖直向下的压力值即为上底板压力传感器示数（设为F1），金属块所受竖直向上的弹力值即为下底板压力传感器示数（设为F2）。当a=2m/s2（竖直向下）、F1=7.2N、F2=12N时，对金属块有F1+mgF2=ma代入数据解得m=0.6kg（2）若上底板压力传感器示数为下底板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，根据牛顿第二定律得F1′+mgF2=ma′代入数据解得a′=0知箱子做匀速直线运动；（3）设上底板压力传感器示数恰好为零（即上底板与金属块接触但不挤压），此时下底板压力传感器示数仍然不变，有解得加速度的方向向上；故要使上顶板压力传感器的示数为零，则箱子沿竖直轨道运动向上加速或向下减速，加速度大小为10m/s2。26．（2023秋·全国·高一专题练习）一木箱静止在地面上，木箱连同固定在箱子上的杆总质量为M，有一质量为m的环套在杆上，给环一初速度，使其沿杆向上减速运动，试求环向上运动的加速度多大时，才使箱子对地面的压力为零？【答案】【详解】解法一：如图所示，以小环为研究对象，设其与杆间作用力为f，加速度大小为a，则：mg＋f＝ma再对箱子分析受力列平衡方程：FN＋f′＝Mgf＝f′令FN＝0，由以上各式解得。解法二：利用超重、失重法小环有向下的加速度，处于失重状态，若失重部分恰等于整体重力，则箱子对地面压力为零，则：ma＝(M＋m)g，得：四：高分突破精练一、单选题27．（2023·全国·高一）一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来如图所示。设运动过程中不计空气阻力，g取。则下列说法中正确的是（

）A．蹦床运动员在时离开蹦床B．运动员在空中运动的时间为C．时运动员处于超重状态D．时运动员处于完全失重状态【答案】D【详解】A.由图知，运动员所受的重力为500N，到，运动员处在超重状态，所以在向下压弹床，故A错误；B.由图可知，运动员离开蹦床后做竖直上抛运动，离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s，再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s，时间间隔均为1.6s，故B错误；C.时，蹦床弹力小于运动员的重力，运动员处于失重状态，故C错误；D.时，蹦床弹力为零，运动员处于完全失重状态，故D正确。故选D。28．（2023·全国·高一专题练习）下列关于超重和失重的说法正确的是（）A．游泳高手可以静躺在水面上，那时的人处于完全失重状态B．跳水运动员在入水前处于失重状态，入水后短时间内处于超重状态C．飞船利用火箭发射后，上升过程中处于超重状态，返回地面过程中处于失重状态D．给物块一个初速度沿斜面上滑，上滑的过程中物块处于超重状态，到最高点后下滑，下滑的过程中物块处于失重状态【答案】B【详解】A．游泳高手可以静躺在水面上时加速度为零，处于平衡状态，故A错误；B．跳水运动员在入水前加速度向下，处于失重状态，入水后短时间内加速度向上，处于超重状态，故B正确；C．飞船利用火箭发射后，加速上升过程中处于超重状态，减速上升过程中处于失重状态，返回地面过程中加速下降时处于失重状态，减速下降时处于超重状态，故C错误；D．给物块一个初速度沿斜面上滑，上滑的过程中物块减速，有沿斜面向下的加速度，处于失重状态，到最高点后下滑，下滑的过程中物块加速下滑，处于失重状态，故D错误。故选B。29．（2022秋·江苏南京·高一江苏省溧水高级中学校考阶段练习）近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，并与力传感器相连，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。稳定时力传感器示数为2100N，打开扣环，从A点由静止释放，体验者（连同装备）像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。人与装备的总质量为70kg（可视为质点），不计空气阻力，则下列说法不正确的是（）A．在C点，人处于失重状态B．在B点，人所受合力为零C．打开扣环瞬间，人的加速度大小为10m/s2D．从A点到B点上升过程中，人的加速度不断减小【答案】C【详解】A．根据题意可知，B到C过程，体验者向上做减速运动，在最高位置C点时，速度为零，加速度向下，处于失重状态，故A正确；B．在点时人的速度最大，加速度为零，此时人所受合力为零，故B正确；C．传感器示数为设此时弹性绳的弹力为F，由平衡条件得打开扣环瞬间，对人由牛顿第二定律得代入数据解得故C错误；D．人从A点到B点过程，弹性绳的拉力大于人的重力，随着人向上运动，弹性绳的伸长量减小，弹性绳的弹力F减小，人所受合力减小，加速度减小。故D正确。本题选错误的，故选C。30．（2023春·浙江杭州·高一校联考期中）人站在力传感器上完成下蹲和站起动作，传感器记录的力随时间变化图像（图）如图所示，则（

）A．下蹲过程中最大加速度为6m/s2 B．人在下蹲过程中，力的示数先变大，后变小C．人在站起过程中，先失重后超重 D．人在8s内完成了两次下蹲和两次站起动作【答案】A【详解】A．由图可知，传感器的最小压力约为200N，则根据牛顿第二定律得最大加速度为故A正确；B．人在下蹲过程中，先加速下降再减速下降，所以力的示数先变小，后变大，故B错误；C．人在站起过程中，先加速起立再减速起立，所以先超重后失重，故C错误；D．人在下蹲过程中，力的示数先变小，后变大，人在站起过程中，力的示数先变大，后变小，所以动作人在8s内完成了一次下蹲和一次站起动作，故D错误。故选A。31．（2022秋·河南安阳·高一统考期末）体验式学习是一种很有效的学习方式。如图所示，课堂上老师借助体重计让学生体验“超失重现象”，体验过程中，学生立于体重计上完成一次下蹲起立，则下列判断中正确的是（）A．学生下蹲的过程中，体重计的示数减小，小于其体重B．学生起立的过程中，体重计的示数增大，大于其体重C．学生下蹲的过程中，体重计的示数先减小后不变D．学生起立的过程中，体重计的示数先大于其体重后小于其体重【答案】D【详解】AC．学生下蹲的过程中，先向下加速后向下减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，所以体重计的示数先小于其体重后大于其体重即先变小后变大，故AC错误；BD．学生起立的过程中，先向上加速后向上减速，加速度先向上后向下，先超重后失重，体重计的示数先大于其体重后小于其体重，故B错误D正确。故选D。32．（2023秋·浙江宁波·高一宁波市北仑中学校考开学考试）图甲是我国运动员在伦敦奥运会上蹦床比赛的一个情景。设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，运动员的脚在接触蹦床过程中，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律，如图乙所示。g取10m/s2，不计空气阻力，根据F—t图像可知，以下说法错误的是（

）B．运动员在11s~12s内先处于失重状态再处于超重状态再处于失重状态【答案】D【详解】A．由图像可知，0~3.6s内，弹力等于重力，运动员在4.8s~5.4s内，弹力大于重力，故运动员处于超重状态，故A正确，不符合题意；B．由图乙可知，运动员在11s~12s内，运动员受到的弹力先小于重力，再大于重力，然后再小于重力，故运动员先处于失重状态再处于超重状态再处于失重状态，故B正确，不符合题意；C．由图像可知运动员离开蹦床后做竖直上抛运动，离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s，再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s，它们的时间间隔均为1.6s，故处于完全失重状态的最长时间为1.6s，故C正确，不符合题意；D．由图像可知，离开蹦床的最长时间为1.6s，由对称性可知，上升时间为0.8s，则上升的最大高度为故D错误，符合题意。故选D。二、多选题33．（2023秋·云南昆明·高一统考期末）在家上网课期间，张明同学利用力传感器探究下蹲过程中的超重失重现象。他站在压力传感器上，做下蹲动作的过程中传感器记录的压力随时间变化的图线如图所示，已知该同学的体重为500N，由图线还可以得到的信息是（）A．在0到时间内他处于静止状态B．时刻他所受的重力最小C．时刻他对传感器的压力最大D．在到时间内他处于失重状态，在到时间内他处于超重状态【答案】AC【详解】A．0到时间内，张同学对传感器的压力一直等于自身的重力不变，说明张同学处于平衡状态，结合题意可以判断出他处于静止状态，故A正确；B．在整个过程中，变化的是张同学对传感器的压力，重力是不变的，故B错误；C．从图像上可以看出，时刻张同学对传感器的压力最大，故C正确；D．到整个过程中，张同学对传感器的压力都是小于自身的重力，处于失重状态，故D错误。故选AC。34．（2023秋·云南保山·高一统考期末）图甲是某人站在接有传感器的地板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心，图乙是地板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度。根据图像分析可知（）A．到的过程中，人先处于失重状态再处于超重状态B．人的重力可由点读出，约为C．点是人在双脚离开地板的过程中上升最高的点D．人上升的最大高度约为【答案】AD【详解】AB．人的重力从a点读出约为1000N，质量约为100kg；b到c的过程中，压力从400N增加到2000N，压力先小于重力后大于重力，所以人先处于失重状态再处于超重状态，故A正确，B错误；C．从d点到e点压力等于零，表明在d点是人双脚离开地板的一瞬间，从d点到e点人在空中运动，e点是人落回地板的一瞬间，故C错误；D．从d点到e点人在空中运动，人在空中运动的时间人上升的最大高度约为故D正确。故选AD。35．（2022秋·河南省直辖县级单位·高一济源高中校考期末）图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，传感器表面水平，F表示人对传感器的压力，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图像，两图中各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。取，根据图像分析可知（

）A．a到b的过程为下蹲过程，b点为重心最低点位置B．c点位置时，人下蹲的速度达到最大C．e点位置人处于失重状态D．e点的加速度大小等于g点的加速度大小【答案】BD【详解】A．b点压力最小，加速度方向向下，处于减速阶段，不是重心最低点，A错误；B．c点位置时，人受重力与支持力相等，加速度为零，则速度最大，B正确；C．e点位置，人受重力小于支持力，加速度方向向上，处于超重状态，C错误；D．e点支持力为1000N，g点支持力为0，而重力为500N，根据牛顿第二定律可知，e点的加速度大小等于g点的加速度大小，D正确。故选BD。36．（2023春·广东广州·高一统考开学考试）如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（）A．火箭加速上升时，宇航员处于失重状态B．飞船加速下落时，宇航员处于失重状态C．火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于其所受支持力D．飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力【答案】BD【详解】A．火箭加速上升时，加速度方向向上，宇航员处于超重状态。故A错误。B．火箭加速下落时，加速度方向向下，宇航员处于失重状态，故B正确；C．火箭加速上升时，加速度方向向上，宇航员对座椅的压力大于其重力，但压力与支持力是一对相互作用力，大小始终相等，故C错误。D．火箭在落地前减速，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，宇航员对座椅的压力大于其重力，故D正确。故选BD。37．（2023秋·河南郑州·高一统考期末）很多智能都有加速度传感器，能通过图像显示加速度情况。用手掌托着智能，打开加速度传感器，把向上抛出，然后又在抛出点接住，得到如图所示的加速度随时间变化的图像，图中，取重力加速度，由此可判断出（）A．时刻处于失重状态B．时刻的速度最大C．时刻离开手掌【答案】BD【详解】A．时刻的加速度向上最大，处于超重状态，故A错误；B．时刻之前，加速度为正，速度为正，做加速运动，时刻之后，加速度为负，开始减速，所以时刻的速度最大，故B正确；2，所以时刻离开手掌，故C错误；D．由图知时刻离开手掌，时刻回到手掌，离开手掌后上升的高度为故D正确。故选BD。38．（2023秋·青海西宁·高一统考期末）如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景．宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（）A．火箭加速上升时，宇航员处于失重状态B．飞船加速下落时，宇航员处于超重状态C．飞船落地前减速下落时，宇航员对座椅的压力大于其重力D．火箭加速上升时的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力大于其重力【答案】CD【详解】A．火箭加速上升时，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，故A错误；B．飞船加速下落时，加速度方向向下，宇航员处于失重状态，故B错误；C．飞船在落地前减速，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，宇航员对座椅的压力大于其重力，故C正确；D．火箭加速上升的加速度逐渐减小时，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，宇航员对座椅的压力大于其重力，故D正确。故选CD。39．（2023秋·湖南衡阳·高一统考期末）2022年长江流域夏秋连旱，各地森林火灾时有发生，某地消防使用无人机参与灭火作业，如图所示，无人机带着消防水箱竖直升空，先从静止开始向上做匀加速，再继续匀速，最后匀减速运动至悬停，若水箱受到的空气阻力忽略不计，则（

）A．匀加速过程，水箱处于超重状态B．匀减速过程，水箱处于超重状态C．匀速过程，拉力大小大于水箱及水的重力大小D．在匀加速和匀减速过程水箱的平均速度相同【答案】AD【详解】A．匀加速过程，水箱具有向上的加速度，水箱处于超重状态，故A正确；B．匀减速过程，水箱具有向下的加速度，水箱处于失重状态，故B错误；C．匀速过程，拉力大小等于水箱及水的重力大小，故C错误；D．根据匀变速直线运动平均速度等于速度的平均值可知在匀加速和匀减速过程水箱的平均速度相同，故D正确。故选AD。40．（2023秋·湖南张家界·高一统考期末）跳台跳水可简化为如下的运动过程，运动员从跳台上斜向上跳起，一段时间后落入水中，如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．运动员在空中上升过程中处于超重状态B．运动员在空中运动到最高点时加速度为gC．运动员在空中上升过程中处于失重状态D．入水过程中，水对运动员的作用力大于运动员对水的作用力【答案】BC【详解】ABC．运动员在空中上升过程中，不计空气阻力，则只受重力，具有向下的加速度，处于完全失重状态，故A错误，BC正确；D