第06讲 超重和失重（分层练习）2024-2025学年高一物理同步课堂（人教版2019必修第一册）解析版

第第页第06讲超重和失重1．如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度减速上升，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（

）A．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为B．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为C．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为D．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为【答案】A【详解】人随电梯以大小为a的加速度减速上升，加速度方向向下，人处于失重状态；以人为对象，根据牛顿第二定律可得可得则人对体重计的压力大小为。故选A。2．如图甲所示，在体重计上一同学下蹲和站起，体重计的示数变化如图乙所示，下列说法正确的是（

）

A．a-b段对应的是站起过程，b-c段对应的是下蹲过程B．d-e段对应的是站起过程，e-f段对应的是下蹲过程C．a-c段对应的是站起过程，d-f段对应的是下蹲过程D．c点和d点处于蹲下状态，a点和f点处于直立状态【答案】D【详解】AC．根据图乙可知，a-b段视重小于实重，b-c段视重大于实重，则可知a-c段对应整个下蹲过程，即先加速向下，再减速向下，加速度先向下，再向上，先失重，后超重，故AC错误；B．d-e段视重大于实重，e-f段视重小于实重，则可知d-f段对应整个站起过程，即先加速向上，再减速向上，加速度先向上，再向下，先超重，后失重，故B错误；D．根据以上分析可知，c点和d点处于蹲下状态，a点和f点处于直立状态，故D正确。故选D。3．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。4．研究超重和失重现象时，在一个底端有小孔的塑料瓶中装水，打开瓶盖后，有水从瓶底部的小孔流出．若不计空气阻力，打开瓶盖后，水瓶在下列运动过程中，以下说法正确的是A．水瓶自由下落过程中会有水从小孔中流出B．水瓶自由下落过程中瓶子里的水处于超重状态C．将水瓶竖直向上抛出后，水瓶向上运动时不会有水从小孔中流出D．将水瓶竖直向上抛出后，水瓶向上运动时瓶子里的水处于超重状态【答案】C【详解】无论向哪个方向抛出或自由落体运动，抛出之后的物体都只受到重力的作用，加速度为g，处于完全失重状态，此时水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水不会流出，所以ABD错误，选项C正确．5．港珠澳大桥工程的技术及设备规模创造了多项世界纪录，被誉为“超级大国的超级工程”。建造大桥过程中最困难的莫过于沉管隧道的沉放和精确安装，每节沉管隧道质量约8万吨，超过了一台中型航母的质量。若将该沉管在向下沉放过程中看成是减速运动，关于此过程，下列说法正确的是（）A．沉管所受的合外力为0B．沉管所受合外力不为0，且方向向下C．该沉管处于超重状态D．该沉管处于失重状态【答案】C【详解】AB．由题意知沉管减速下沉，有向上的加速度，根据牛顿第二定律可知合力向上，故A、B错误；CD．因加速度向上，所以沉管处于超重状态，故C正确，D错误。故选C。6．为了节能，商场的自动扶梯会在无人乘行时低速运行，有人站上去时慢慢加速．自动扶梯在下列运行状态时，人处于超重状态的是（）A．匀速上行B．匀速下行C．加速下行D．加速上行【答案】D【详解】AB．匀速上行和匀速下行时，人处于平衡状态，故AB错误；C．加速下行时，人有竖直向下的加速度分量，人处于失重状态，故C错误；D．加速上行时，人有竖直向上的加速度分量，人处于超重状态，故D正确。故选D。7．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，如图所示，a点是弹性绳的原长位置，b点是人静止悬吊着时的平衡位置，c点是人能到达的最低点，则人在从P点下落到最低点c的过程中（）A．当人运动到a点时，速度达到最大B．人到达c点时，它的速度为零，加速度也为零C．人在pb段一直处于失重状态D．人在bc段运动时，其加速度逐渐变大【答案】CD【详解】A．当人运动到a点时，弹性绳拉力为零，人受到的合力向下，向下加速运动；在经过b点时，人受到的拉力与重力大小相等，方向相反，人的速度最大，故A错误；B．c是人所到达的最低点，故c点速度为零，加速度不是零，方向竖直向上，故B错误；C．人在pb段所受重力大于弹性绳的拉力，向下加速运动，一直处于失重状态，故C正确；D．在bc段弹性绳的拉力大于人的重力，弹力越来越大，由，可知加速度逐渐变大，故D正确。故选CD。8．弹簧高跷是一种新型的运动器材，如图甲。某次，当人抓住扶手用力向下蹬踏板压缩弹簧后，人就竖直向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙，则下列说法正确的是（忽略空气阻力）（）A．弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力B．人竖直向上弹起过程中，一直处于超重状态C．人竖直向上弹起过程中，踏板对人的作用力大小等于人对踏板的作用力大小D．人和高跷离开地面上升过程中处于完全失重状态【答案】ACD【详解】A．人从最低点加速竖直向上弹起，说明高跷对人的作用力大于人的重力，A正确；B．加速上升过程中，人处于超重状态；减速上升过程中，人的加速度向下，处于失重状态，B错误；C．踏板对人的作用力和人对踏板的作用力是相互作用，所以大小相等，C正确；D．人和高跷离开地面上升过程中，仅受重力作用，处于完全失重状态，D正确。故选ACD。9．在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，王华同学站在体重计上，体重计示数为50kg（重力加速度为g）。电梯运动过程中，某一段时间内王华同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内（）A．王华同学所受的重力变小了B．王华对体重计的压力小于王华的重力C．电梯一定在竖直向下运动D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下【答案】BD【详解】AB．体重计示数小于王华的重力，是由于王华对体重计的压力变小了，所以王华在这段时间内处于失重状态，王华的重力没有改变，故A错误，B正确；C．王华处于失重状态，加速度向下，可能向上减速运动，也可能向下加速运动，故C错误；D．以竖直向下为正方向，有解得方向竖直向下，故D正确。故选BD。10．我国选手朱雪莹在2020年蹦床世界杯系列赛巴库站女子网上个人决赛中英勇夺冠。若将弹簧床等效为竖直轻弹簧，一运动员在一次蹦床过程中从最低点由静止竖直向上运动的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度–时间图像如图所示，其中段为曲线，直线与曲线相切于c点，部分关于对称。已知该运动员的质量为45kg，等效弹簧的劲度系数为，取，不计空气阻力，则（）

A．时弹簧处于原长状态B．时运动员到达最高处C．时弹簧的压缩长度为75cmD．0~0.3s内运动员处于失重状态【答案】BC【详解】A．由提图可知，时运动员的速度达到最大，此时运动员受到弹簧的弹力与重力平衡，弹簧并不处在原长状态，A错误；B．由于cd段为直线，说明运动员在时离开弹簧，此时速率为，故，即当时运动员到达最高处，B正确；C．由题可知，部分关于对称，故曲线在和的斜率的绝对值相等，运动员的加速度大小相等，即根据牛顿第二定律可知解得，C正确；D．内运动员竖直向上做加速运动，加速度向上，运动员处于超重状态，D错误。故选BC。11．在学习了超重失重后，一同学用手机软件测量乘电梯下楼过程中的加速度，得到如图所示的图线．已知时电梯处于静止状态，则下列说法正确的是（）A．时电梯内的乘客处于超重状态B．时电梯内的乘客处于超重状态C．时间内电梯匀速运动D．电梯下行的最大速度大于【答案】BCD【详解】A．下楼过程，有由图可知，时加速度大于零，乘客的重力大于支持力。处于失重状态。时间内加速度为零，电梯匀速运动，时加速度小于零，电梯内的乘客处于超重状态。故A错误；BC正确；D．由图可知，在t=9s时，加速度减小为零，此时电梯速度最大，图中图线与坐标轴所围面积表示电梯的速度变化，即故D正确。故选BCD。12．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．t2~t4时间内小球处于超重状态，速率先减小后增大【答案】CD【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得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，故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，故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，故CD正确。故选CD。13．上海中心大厦是由美国Gensler建筑设计事务所设计，总高度632m，是世界第二高建筑，游客乘坐世界最快观光电梯从观景台下行开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达地面只需70s，运行的最大速度为10m/s。东东同学将一台秤静置于观光电梯地板上，将质量为2.4kg的物体放置于台秤上，在电梯加速阶段台秤示数为22.8N，电梯减速运动到地面的时间为10s，若电梯加速、减速过程可视为匀变速直线运动，匀速运动时的速度达到最大值，求:（1）电梯在加速下降过程中，电梯中乘客处于超重还是失重状态；（2）观景台的高度；（3）电梯减速阶段物体对台秤的压力。

【答案】（1）失重状态；（2）550m；（3）26.4N【详解】（1）电梯在加速下降过程中，加速度向下，电梯中乘客处于失重状态。（2）在加速下降过程中，物体的加速度大小为加速运动的时间为通过的位移为匀减速通过的位移为匀速运动的时间为t2=t−t1−t3=40s通过的位移为x2=vt2=10×40m=400m则有观景台的高度为h=x1+x2+x3=550m（3）在减速阶段，加速度大小为根据牛顿第二定律可知FN−mg=ma′解得FN=26.4N。根据牛顿第三定律，可得物体对台秤的压力F′N=FN=26.4N14．如图甲所示，用一细线悬挂一质量m=1.0kg的物块，在细线拉力F作用下，物块由静止开始竖直向上运动。某探究小组的同学用电脑描绘出物块运动的v-t图像如图乙所示。取重力加速度g=10m/s2。求∶(1)物块在前4s内通过的位移；(2)在前4s内细线对物块拉力F的最小值；在图丙所示的F-t坐标系中画出拉力F随时间t变化的图线。【答案】(1)12.5m；(2)7.5N，见解析【详解】(1)v-t图像的面积表示位移，可得物块在前4s内通过的位移为(2)第1s内物体加速上升，由牛顿第二定律可得由图乙可知a1=5m/s2，可得，第2s处于平衡状态，，最后2s减速上升，由图乙可知a1=2.5m/s2，由牛顿第二定律可得可得，故在前4s内细线对物块拉力F的最小值为7.5N，F随时间t变化的图线如图所示15．一种矩形娱乐器械可以使人体验超重和失重，一个可乘十多人的环形座舱套装在竖直柱上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下，落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下，已知座舱开始下落时的高度为75m，当落到离地面