必修第一册 第四章 运动和力的关系超重和失重 同步练习（含解析）

6.超重和失重

学校:姓名：班级：考号：

一、单选题

1.关于超重和失重，下列说法正确的是（）

A.超重就是物体受到的重力增大了

B.失重就是物体受到的重力减小了

C.完全失重就是物体受到的重力为零

D.无论超重、失重，物体受到的重力都不变

2.我国预计在2022年前后建成载人空间站.它是一个在轨组装成的具有我国特色的空间实

验室系统.空间站可以长期驻留3人，随着航天员在空间站轨道舱内停留时间的增加，体育锻

炼成了一个必不可少的环节，下列器材中适宜航天员在空间站轨道舱中进行锻炼的是（）

A.哑铃B.跑步机C.单杠D.弹簧拉力器

3.如图所示为游乐场中的一种大型游乐设施跳楼机，它可以使人体验超重和失重.参加游

戏的游客被安全带固定在座椅上，座椅从静止开始经历加速、匀速、减速过程，提升到一定

高度处，然后由静止释放，落到一定位置时，制动系统启动，座椅做减速运动，到达某一高

度时停下.在上述过程中，关于座椅中的人所处的状态，下列判断正确的是（）

A.座椅中的人在整个上升过程中都处于超重状态

B.座椅中的人在减速上升过程中处于超重状态

C.座椅中的人在整个下降过程中都处于失重状态

D.座椅中的人在减速下降的过程中处于超重状态

4.如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作.下列尸-t图像能反映体重计示数随时间变化

的是（）

5.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g=10a/s2.根据图

像分析可知（）

A.人的重力可由b点读出，约为500N

B.b到c的过程中，人先处于超重状态再处于失重状态

C./点是人在双脚离开地板的过程中，上升最高的点

D.人在b点对应时刻的加速度小于在c点对应时刻的加速度

6.一质量为小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。表示.重力加速度大小为g.以下判断正确的是（）

A.0〜亢时间内，v增大,FN>mgB.々〜t2时间内，u减小，FN<mg

C.I2〜{3时间内，u增大，FN<mgD.〜^3时间内，"减小，FN>mg

7.某同学找了一个用过的易拉罐，在靠近底部的侧面打一个洞，用手指按住洞，在里面装

上水.然后将易拉罐向上抛出，空气阻力不计，则下列说法正确的是（）

A.在易拉罐上升、下降过程中，洞中射出水的速度都不变

B.在易拉罐上升、下降过程中，水不再从洞中射出

C.在易拉罐上升过程中，洞中射出水的速度越来越慢

D.在易拉罐下降过程中，洞中射出水的速度越来越快

8.如图所示，4、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）.下列说法正确

的是（）

A.在上升和下降过程中a对8的压力一定为零

B.上升过程中4对B的压力大于4物体受到的重力

C.下降过程中a对B的压力大于力物体受到的重力

D.在上升和下降过程中4对B的压力等于力物体受到的重力

9.如图所示，张家界风景区内有一座建造在悬崖上的双层户外观光电梯，该电梯垂直高度

达335米.假如某人乘坐该观光电梯时，在某段时间内觉得双脚有“悬空感”，则以下说法

正确的是（）

A.人所受的重力变小了B.人正处于超重状态

C.电梯可能正在减速运行D.电梯一定处于下行阶段

10.如图所示，4、B、C为三个实心小球，4为铁球，B、C为木球.力、B两球分别连接在两

根弹簧上，C球连接在细线一端，弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部，该水杯置于用

绳子悬挂的静止吊篮内.若将挂吊篮的绳子剪断，则剪断的瞬间相对于杯底（不计空气阻力,

P木＜P次＜P跳）（）

“£c

4

A.4球将向上运动，B、C球将向下运动

B.4、B球将向上运动，C球不动

C.4球将向下运动，B球将向上运动，C球不动

D.2球将向上运动，B球将向下运动，C球不动

11.某校科技兴趣小组观察“嫦娥五号”的发射过程后，用实验来模拟卫星的发射.火箭点

火后从地面竖直升空，ti时刻第一级火箭燃料燃尽后脱落，t2时刻第二级火箭燃料燃尽后脱

落，此后不再有燃料燃烧.实验中测得火箭的v-t图像如图所示，不计空气阻力，全过程中

燃料燃烧时产生的推力大小恒定.下列判断中正确的是（）

A.吃时刻火箭到达最高点，上时刻火箭落回地面

B.火箭在t2〜t3时间内的加速度的大小大于重力加速度的大小

C.火箭在0〜11时间内的加速度大于11〜t2时间内的加速度

D.%〜t2时间内火箭处于超重状态，匕〜t3时间内火箭处于失重状态

12.如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为爪=0.2kg的小球从弹簧上端某高

度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度0

和弹簧压缩量/x的函数图像如图乙所示，其中4为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间速度

不变，取重力加速度g=10m/s2,则下列说法中正确的是（）

O

甲

A.该弹簧的劲度系数为2N/m

B.当=0.3ni时，小球处于超重状态

C.小球刚接触弹簧时速度最大

D.当/久=0.61m时，小球的加速度为零

二、多选题

13.小明站在电梯内的体重计上，电梯静止时体重计示数为50kg,若电梯在竖直方向运动

过程中，他看到体重计的示数为45kg,取重力加速度g=10m/s?.下列说法中正确的是（）

A.电梯可能在加速上升，加速度大小为9m/s2

B.电梯可能在加速下降，加速度大小为lm/s2

C.电梯可能在减速上升，加速度大小为1WI/S2

D.电梯可能在减速下降，加速度大小为9m/s2

14.杂技表演的安全网如图甲所示，网绳的结构为正方形格子，。、a、b、c、d…为网绳的

结点.安全网水平张紧后，若质量为根的表演员从高处落下，并恰好落在。点上，该处下凹至

最低点时，网绳dOe、匕0g均为120。张角，如图乙所示，则从表演者接触安全网到运动至最

低点的过程中，下列说法正确的是（）

C.先处于失重状态，后处于超重状态D.在最低点每根绳子的张力为：山9

15.“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，某人身系弹性绳自高空中P点由静止开始下落，

如图所示，a点是弹性绳的原长位置，c点是人所能到达的最低位置，b点是人静止悬挂时的

平衡位置，则在人从P点下落到c点的过程中（忽略阻力和弹性绳的质量）（）

A.在Pa段，人做自由落体运动，处于完全失重状态

B.在ab段，绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态

C.在be段，绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态

D.在c点，人的速度为零，加速度也为零

16.在地球表面某地用外力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.该地的重力加速度为aoB.物体的重力为Fo

C.当。=<21时，物体处于失重状态D.当a=(21时，拉力?=察的_

Q0

三'计算题

17.太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的天然实验室制造出没

有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝.假如未来的某天你乘坐飞

船进行“微重力的体验”行动，飞船由6000ni的高空静止下落，可以获得持续25s之久的失

重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验.已知下落的过程中飞船受到的空

气阻力为重力的击，重力加速度g取10M/S2,试求：

(1)飞船在失重状态下的加速度大小；

(2)飞船在微重力状态中下落的距离.

18.一质量为40kg的小孩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

0〜6s内体重计示数F的变化如图所示.试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(g取

10m/s2)

19.如图所示，台秤上有一装水容器，容器底部用一质量不计的细线系住一个空心小球，小

球的体积为1.2义1()-363,质量为1kg,这时台秤的读数为40N,剪断细线后，在小球上升

的过程中，台秤的读数是多少？(P次=1x103kg/m3)

20.摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米.电梯的简化模型如图甲所示.考

虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的.已知电梯在t=0时由静止开

始上升，a-t图像如图乙所示，取向上为正方向.电梯总质量机=2.0x103kg.忽略一切阻

力，重力加速度g取：L0m/s2.

(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力6和最小拉力F2；

(2)类比是一种常用的研究方法.对于直线运动，教科书中讲解了由u-t图像求位移的方法.请

你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图乙所示a-t图像，回答下列问题：

①求电梯在第1s内的速度改变量4%的大小和第2s末的速率为；

②写出电梯在第1s内的加速度与时间的关系式、速度与时间的关系式.

答案和解析

1.【答案】D

【解析】解:

超重、失重时，物体的重力均没有变化，是视重发生变化，故A、B、C错误，。正确.

2.【答案】D

【解析】

【分析】

想弄清楚在超重和失重的状态下哪些器材可以用，必须清楚各个器材的物理原理，看看有没有与

重力有关的原因，如果有那么，哪些器材就不能使用。

此题考查了人造卫星的相关知识，解决该题的关键是明确知道在轨道舱中所有的物体属于完全失

重状态，因重力而引起的现象全部消失。

【解答】

A、用哑铃锻炼身体主要就是利用哑铃的重力，在轨道舱中哑铃处于完全失重状态，它对人的胳膊

没有压力的作用；故不能用来锻炼，故A错误；

2、在轨道舱中人处于失重状态，就算人站在跑步机上，但是脚对跑步机一点压力也没有。根据压

力与摩擦力成正比，那么这时脚与跑步机之间没有一点摩擦力。没有摩擦力人将寸步难行。故不

能用来锻炼，故8错误；

C、用单杠锻炼身体需克服自身的重力上升，利用自身的重力下降。在完全失重状态下已没有重

力可用；故不能用来锻炼，故C错误；

。、弹簧拉力器锻炼的是人肌肉的伸缩和舒张力，与重力无关。故能用来锻炼，故。正确。

故选：Do

3.【答案】D

【解析】

【分析】本题考查超重失重。竖直方向加速度向上时，是超重；竖直方向加速度向下时，是失重。

【解答】在座椅加速上升的过程中人的加速度方向向上，处于超重状态，

在减速上升的过程中人的加速度方向向下，处于失重状态，故48错误；

在减速下降的过程中人做减速运动，所以加速度方向向上，人处于超重状态，故C错误，。正确.

4.【答案】C

【解析】解：

体重计的示数是人所受的支持力的大小，下蹲过程中，人的速度从零开始最后又回到零，因此人

先加速运动后减速运动，加速度先向下后向上，即先失重后超重，故支持力先小于重力，后大于

重力，故C正确.

5.【答案】D

【解析】

【分析】

本题根据超失重定义判断超失重，根据牛顿第二定律求加速度；

本题考查学生对超失重的判断以及牛顿第二定律的使用，具有一定综合性。

【解答】

力B.人的重力从a点读出约为900N,质量约为90kg；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，A,8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点至卜点人在空中运动，e

点到/点是人落回地板的过程，C错误；

。.人在b点对应时刻的加速度大小约为

900-400,

zz7

ab=----0------m/sx5.6m/s

在C点对应时刻的加速度大小约为

2000-900,,

2z

ac=-----------m/s〜12m/s

人在b点对应时刻的加速度小于在c点对应时刻的加速度，。正确。

故选。。

6.【答案】D

【解析】解：

s-t图像中图线的斜率表示速度，由题图知，0〜t］时间内，f增大，乘客向下做加速运动，加速

度竖直向下，以竖直向下为正方向，a为正值，由牛顿第二定律得mg-FN=ma>0,则a<mg,

A错误；同理，以〜时间内，u不变，由平衡条件可知母=爪9，8错误；4〜^3时间内，u减小，

乘客向下做减速运动，加速度竖直向上，a为负值，由牛顿第二定律得，mg-FN=ma<0,则

FN>mg,C错误，。正确.

7.【答案】B

【解析】

【分析】将易拉罐竖直向上抛出，空气阻力不计，易拉罐中的水处于完全失重状态，上层水平对

下层水没有压力，水不会从洞中射出。

本题中实验学生可以亲自做一下，用牛顿运动定律分析和理解超重、失重现象，并记住产生超重、

失重的条件决定于加速度的方向，加速度向上为超重，加速度向下为失重。

【解答】将易拉罐竖直向上抛出后，由于空气阻力不计，易拉罐和水的加速度等于重力加速度，

都处于完全失重状态，易拉罐和水之间没有压力，故在整个过程中，水都不会从洞中射出.故8

正确.

8.【答案】A

【解析】4、8以相同的初速度上抛后，作为一个整体做竖直上抛运动.整体只受重力作用，具有

竖直向下的加速度且加速度a=g,处于完全失重状态.因此，4、B两物体间的压力一定为零，

这与物体处于上升还是下降过程无关，故选项A正确.

9.【答案】C

【解析】

【分析】

在某段时间内觉得双脚有“悬空感”，表示人处于失重状态，加速度向下，运动可是向上减速运

动或向下的加速运动。

本题主要考查了对超重失重现象的理解，人处于超重或失重状态时，人的重力并没变，只是对支

持物的压力变了。

【解答】

在某段时间内觉得双脚有“悬空感”，表示人处于失重状态，人受到的支持力小了，但重力不变，

故A、B错误.

人处于失重状态，说明加速度方向向下，电梯做向上的减速运动或向下的加速运动，故C正确，

。错误.

10.【答案】D

【解析】解：

将挂吊篮的绳子剪断瞬间，装水的杯子做自由落体运动，水处于完全失重状态，即可以认为水和

球之间没有相互作用力.以杯子作为参考系，a受到向上的弹力作用，B受到向下的弹力作用，c不

受弹力作用，所以月球将向上运动，B球将向下运动，C球不动.故。正确.

11.【答案】D

【解析】

【分析】

本题考查对速度时间图像的认识，涉及超重失重知识即可判断。

根据速度时间图像的含义及其斜率的含义结合超重失重知识逐一分析即可判断。

【解答】

火箭上升的最大高度即为运动过程中达到的最大位移，由题图可知当速度等于零时，位移最大，

火箭处于最高点，即t3时刻到达最高点，故A错误；火箭在巧〜t3时间内没有燃料燃烧，且不计空

气阻力，故火箭只受重力，所以火箭加速度等于重力加速度，故B错误；v-t图线的斜率表示加

速度，斜率越大表示加速度越大，由题图可知火箭在0〜亢时间内的加速度小于L〜t2时间内的加

速度，故C错误；加速度方向向上，火箭处于超重状态，加速度方向向下，火箭处于失重状态,

由题图可知，tl〜t2时间内加速度向上，所以火箭处于超重状态，t2〜时间内加速度向下，所以

火箭处于失重状态，故。正确.

12.【答案】B

【解析】解:

由题图乙可知，小球在压缩弹簧4久=0.1小时，速度最大，此时加速度为零，则弹簧弹力等于小

球重力，即有mg=必久，可得弹簧劲度系数为左=鬻=端WN/m=20N/m,故A、C错误；

当/%=0.3小时，小球向下减速，加速方向向上，弹力大于重力，小球处于超重状态，故B正确；

当/x=0.61小时，弹簧弹力大于重力，小球速度为0,加速向上达到最大值，故3错误.

13.【答案】BC

【解析】

【分析】

本题主要考查超重和失重的知识，具有向上的加速度是超重，具有向下的加速度是失重，同时根

据牛顿第二定律列式求解即可。

电梯在竖直向上运动过程中，体重计的示数为45kg小于电梯静止时体重计示数50题，说明小明处

于失重状态，加速度竖直向下，对小明，由牛顿第二定律即可求出电梯加速度。

【解答】

小明的质量为50kg,体重计的示数为45kg,说明电梯处于失重状态，有向下的加速度，运动情

况可能为向下加速或向上减速；

小明受支持力和重力，由牛顿第二定律可知其加速度为a=整型=5。义10145义10m/s2=1m/s2.

故8、c正确，a、。错误.

14.【答案】AC

【解析】

【分析】根据表演者从接触安全网到运动至最低点的过程中进行受力分析，结合牛顿运动定律求

解即可。

本题以杂技表演的安全网为情景载体，考查了牛顿运动定律的应用，解决此题的关键是以。点为

研究对象，根据牛顿第二定律求解在最低点每根绳子张力。

【解答】

4BC.人由空中自由下落后，速度越来越大，接触安全网后，人的重力先大于网绳弹力，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；

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，故A、C正确，B错误.

0

1

根据牛顿第二定律有4Tcos60。一7ng=ma,由于a>0,则TA'/ng,故Z）错误.

15.【答案】AB

【解析】

【分析】

本题考查超重失重。竖直方向加速度向上时，是超重；竖直方向加速度向下时，是失重。

【解答】

人从P点下落到C点的过程中，在Pa段做自由落体运动，加速度为g,方向竖直向下，处于完全失

重状态，选项A正确；在ab段人做加速度逐渐减小的加速运动，加速度方向竖直向下，绳的拉力

小于人的重力，人处于失重状态，选项2正确；在几段，绳的拉力大于人的重力，人做加速度逐

渐增大的减速运动，加速度方向竖直向上，人处于超重状态，选项C错误；在c点，人的速度为零，

绳的拉力最大，加速度不为零，方向竖直向上，选项。错误.

16.【答案】AB

【解析】解:

由牛顿第二定律可知F-mg=ma.当尸=0时有—mg=-机劭，得。=劭，选项A正确；

当a=0时有&一mg=0,解得Fo=mg,m=选项8正确；

9a。

当。=的时，加速度竖直向上，物体处于超重状态，选项。错误；

当。=口1时，合力为尸合=根。1=曹生.,拉力尸=^。1+尸0，选项。错误.

aa0a0

17.【答案】解：(1)设飞船在失重状态下的加速度大小为a,

由牛顿第二定律得mg一f=ma,又f=

得mg-=ma，

解得a=9.6m/s2.

(2)由s=2at2得s=-x9.6x252m=3000m.

【解析】根据牛顿第二定律求出加速度，根据运动学公式求下落的距离。

18.【答案】解：由图可知，在0〜2s内，体重计的示数大于小孩的重力巾g,故电梯应向上做加

速运动，设在这段时间内体重计作用于小孩的力为Ni，电梯及小孩的加速度大小为的,

根据牛顿第二定律得M-mg=ma1

在这段时间内电梯上升的高度上=

在2〜5s内，体重计的示数等于mg,故电梯应向上做匀速运动，速度等于2