2025版人教版高中物理精讲精练必修1第19讲：超重和失重 原卷版

第19讲：超重和失重【考点归纳】考点01：超重和失重的概念考点02：电梯中的超失重问题考点03：完全失重问题考点04：根据超失重问题判断物体运动状态考点05：与F-t图像问题考点06：超重、失重的有关计算【知识归纳】知识点一、超重和失重、完全失重、实重和视重1．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：物体具有向上的加速度．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：物体具有向下的加速度．3．完全失重(1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象称为完全失重现象．(2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下．4．实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关．(2)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力．此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重．知识点二：．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、抛体运动知识点三．判断超重和失重的方法(1)从受力的角度判断当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态．(2)从加速度的角度判断当物体具有向上的(分)加速度时，物体处于超重状态；具有向下的(分)加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态．【题型归纳】题型一：超重和失重的概念1．（23-24高一上·山西长治·期末）2023年10月31日神舟十六号载人飞船返回舱成功着陆，如图所示为返回舱着陆瞬间的照片。已知打开减速伞后返回舱减速下降一段距离，则在此段过程中（）A．伞绳对返回舱的拉力小于返回舱对伞绳的拉力大小B．伞绳对返回舱的拉力大于返回舱对伞绳的拉力大小C．返回舱中宇航员处于失重状态 D．返回舱中宇航员处于超重状态2．（23-24高一上·贵州铜仁·期末）有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，如图所示，其环形座舱套在竖直柱子上”由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是（

）A．座舱下落的整个过程中人处于失重状态B．座舱减速下落的过程中人处于失重状态C．座舱自由下落的过程中人处于完全失重状态D．座舱下落的整个过程中人处于先超重再失重状态3．（23-24高一上·山东临沂·期末）“蹦极”作为一种高空运动，受到很多年轻人的追捧，该活动中包含了很多的物理知识。现在蹦极绳上安装一个力传感器，运动员在某次蹦极活动中，力传感器的图像如图所示，那么由图获得信息正确的是（）A．ab过程中是绳子逐渐伸长，人处在失重状态B．c点人具有竖直向下的最大的加速度，处于超重状态C．cd过程中绳子处于松弛状态，人处于超重状态D．e点蹦极绳处于伸长状态，人处于完全失重状态题型二：电梯中的超失重问题4．（24-25高一上·全国）如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取10m/s2）（）A．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2m/s2B．电梯可能向上加速运动，加速度大小为4m/s2C．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2m/s2D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为4m/s25．（24-25高三上·北京顺义·阶段练习）某同学站在电梯的水平地板上，利用速度传感器研究电梯的升降过程。取竖直向上为正方向，电梯在某一段时间内速度的变化情况如图所示。根据图像提供的信息，下列说法正确的是（）A．在0～5s内，电梯加速上升，该同学处于失重状态B．在5s～10s内，该同学对电梯地板的压力小于其重力C．在10s～20s内，电梯减速上升，该同学处于失重状态D．在20s～25s内，电梯加速下降，该同学处于超重状态6．（23-24高一上·山东烟台·期末）跳伞运动员从高空跳下，在降落伞打开之前，空气阻力忽略不计，此时下落的加速度为a，背包对运动员的压力为F。设当地的重力加速度为，背包的质量为m，则下列正确的是（

）A．， B．，C．， D．，题型三：完全失重问题7．（23-24高三上·云南曲靖）如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则（

）

A．容器自由下落时，小孔向下漏水B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水C．将容器竖直向上抛出，不管是容器向上运动，还是向下运动，小孔都向下漏水D．将容器竖直向上抛出，不管是容器向上运动，还是向下运动，小孔都不向下漏水8．（23-24高一上·全国）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9．（24-25高三上·北京）小明乘坐竖直电梯经过1min可达顶楼，已知电梯在时由静止开始上升，取竖直向上为正方向，该电梯的加速度a随时间t的变化图像如图所示。若电梯受力简化为只受重力与绳索拉力，则（

）A．时，电梯速度向下 B．在时间内，绳索拉力最小C．时，绳索拉力大于电梯的重力 D．时，电梯速度恰好为零题型四：根据超失重问题判断物体运动状态10．（23-24高一下·广东揭阳·期末）在电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然绳子断了，由此可以判断电梯此时的运动情况是（）A．电梯可能是加速上升 B．电梯可能是减速上升C．电梯可能是匀速上升 D．电梯的加速度方向一定向下11．（23-24高一上·江苏无锡·期末）某同学站在力传感器上连续做“下蹲-站起-下蹲-站起…”的动作。截取力传感器某一时段内的采集数据如图，D点和A点对应的力值之比约4：3。下列说法中正确的是（）A．D点对应人正在站起，处于超重 B．D点和A点对应的人加速度之比约4：3C．B点对应人正在站起，处于失重 D．图示的时间内该同学完成两次下蹲、起立的动作12．（23-24高一上·江苏盐城·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像，纵坐标为压力，横坐标为时间。下列说法正确的是（

）A．从b到c的过程中，人的加速度方向向下B．下蹲过程中人始终处于失重状态下C．下蹲—起立过程中人最大加速度约为D．内该同学做了2次下蹲—起立的动作题型五：与F-t图像问题13．（22-23高一上·湖南益阳·期末）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22m14．（22-23高一上·福建福州·期末）如图甲，在力传感器下端悬挂一钩码。某同学手持该传感器，从站立状态下蹲，再从下蹲状态起立回到站立状态，此过程中手和上身保持相对静止。下蹲过程传感器受到的拉力随时间变化情况如图乙，则起立过程传感器受到的拉力随时间变化情况可能是（）A． B．C． D．15．（2020高三·全国·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题型六：超重、失重的有关计算16．（22-23高一上·上海崇明·期末）电梯的厢壁上悬挂一个弹簧测力计，如图所示，弹簧测力计下悬挂0.5kg的重物。当电梯由静止起向上做匀加速直线运动时，发现电梯在2s内上升了2层楼（每层高3m），求：（1）这时弹簧测力计的示数应为多大？（2）若某时刻发现测力计的示数为3N，通过计算说明此时电梯以多大的加速度向上做怎样的运动？17．（23-24高一上·全国）一名质量为60kg的工人，站在竖直向上运动着的升降机底板上。他看到升降机上挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40N，已知该重物的质量为5kg。弹簧测力计的质量忽略不计。（g取）（1）先根据受力情况判断重物的加速度的方向，并指出重物是处于超重状态还是失重状态。，再求出重物的加速度的大小。（2）这时该工人对升降机底板的压力是多大？（3）如果悬挂测力计的悬线突然从A点断开，则此时重物的加速度有何变化？

18．（23-24高一上·北京东城·期末）为了测量某住宅大楼每层的平均高度（层高）及电梯的运行情况，甲、乙两位同学在该大楼电梯内用电子体重计及停表进行了以下实验：质量的甲同学站在体重计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中体重计示数随时间变化的情况，并作出了如图所示的图像。已知t=0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层。g取（1）画出电梯启动过程甲同学的受力分析图，并求出启动时电梯的加速度大小；（2）画出电梯在0~30s时间内的速度（v）-时间（t）图像；（3）求该大楼的层高。【高分训练】一、单选题19．（2025·福建泉州·一模）校运会是学校教育活动中的一项重要内容，对促进学生的全面发展具有重要意义。图示为某运动员跳高时成功越杆的精彩瞬间，该运动员（）A．在离地后上升过程中处于失重状态 B．在最高点时处于平衡状态C．在开始下降时处于超重状态 D．落地时地面对他的支持力大于他对地面的压力20．（2025·江西抚州·模拟预测）利用智能手机的加速度传感器可直观显示手机的加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器后，手掌从静止开始上下运动。以竖直向上为正方向，测得手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图所示，则手机（）A．在时刻速度最大 B．在时刻开始减速上升C．在时间内处于失重状态 D．在时间内受到的支持力逐渐增大21．（24-25高三上·安徽·期中）如图甲所示，质量为m=2kg的物块挂在弹簧秤的下端，在弹簧秤的拉力作用下沿竖直方向从静止开始做直线运动。取竖直向上为正方向，物块的加速度随时间的变化关系如图乙所示，弹簧秤始终在弹性限度内，g取10m/s2.下列说法正确的是（）A．2s~6s内物块先超重后失重，弹簧秤的示数先增大后减小B．0~6s内物块先超重后失重，速度变化量大小为3m/sC．0~6s内物块先失重后超重，6s时物块的速度为6m/sD．0~6s内物块先失重后超重，弹簧秤6s末的示数为24N22．（24-25高一上·北京海淀·期中）如图所示，一个物体静止地放在水平地面上的台式弹簧秤上，下列说法正确的是（）A．物体对弹簧秤的压力就是物体所受的重力B．物体对弹簧秤的压力与物体所受重力是一对平衡力C．物体对弹簧秤的压力与弹簧秤对物体的支持力是一对平衡力D．如果在竖直上升的电梯中，台秤读数不一定等于物体的重力23．（24-25高三上·云南楚雄）美国NBA比赛惊险刺激，深受广大球迷的喜爱。图为比赛中一运动员三分远投经历了下蹲、蹬地、离地上升、抛投过程，一气呵成，不计空气阻力，关于运动员的一系列动作，下列说法正确的是（）A．运动员下蹲过程处于失重状态B．运动员蹬地上升到离地过程中，运动员蹬地的力大于地面对运动员的支持力C．运动员蹬地上升到离地过程中，先超重后失重D．运动员离地后上升过程中，处于完全失重状态，不受重力作用24．（24-25高一上·全国·单元测试）在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为500N。若电梯运动中的某一段时间内，该同学发现体重计示数为如图所示的400N，则在这段时间内（）A．该同学所受的重力变小了B．电梯一定在竖直向下运动C．该同学对体重计的压力小于体重计对她的支持力D．电梯的加速度大小为2m/s2，方向一定竖直向下25．（24-25高二上·山西太原·开学考试）蹦床运动是一种集竞技、健身、观赏和娱乐于一体的综合性运动。某同学在练习蹦床运动时在弹性网上安装压力传感器，利用压力传感器记录了他运动过程中所受蹦床弹力F随时间t的变化图像，如图所示。不计空气阻力，取重力加速度大小。下列说法正确的是（

）A．该同学刚开始处于静止状态，可算出其质量为45kgB．该同学在6.6s~7.4s内先处于失重状态，后一直处于超重状态C．该同学全程的最大加速度为D．该同学在4.6~6.6s内离开蹦床上升的最大高度为5m26．（24-25高一上·全国·单元测试）如图所示，两物体A、B叠放在一起，靠在竖直墙面上。将它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是（不计空气阻力，重力加速度为g）（

）A． B． C． D．27．（24-25高一上·全国·单元测试）跳跳杆是一种深受小朋友喜爱的弹跳器。可以自由伸缩的中心弹簧，一端固定在跳杆上，另一端固定在能沿跳杆上下滑动的踏板上，人在踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧向上弹起，将人和跳跳杆带离地面。当某同学玩跳跳杆时从最高点竖直下落到最低点的过程中，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（）A．下落全过程中，该同学速度一直增大B．下落全过程中，该同学加速度先增大后减小C．下落全过程中，跳跳杆刚接触地面时，该同学速度最大D．下落全过程中，弹簧形变量最大时，该同学处于超重状态28．（2024高一上·全国·专题练习）如图甲所示，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十八号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。假设载人飞船质量约为8吨，运载火箭质量（不含载人飞船）约为480吨，点火后产生600吨的推力（相当于地面上质量为600吨的物体的重力），其简化模型如图乙所示。忽略大气阻力、火箭喷气造成的质量变化和重力加速度的变化，重力加速度g取。载人飞船和运载火箭从起飞到分离前匀加速直线上升的过程中，下列说法正确的是（）A．载人飞船中的航天员处于失重状态B．加速度大小约为C．从起飞开始，经过10s上升的高度约为160mD．载人飞船受到运载火箭的推力大小约为二、多选题29．（24-25高三上·陕西·期中）蹦极是一项深受年轻人喜爱的极限运动。如图所示，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳为原长时人的位置，b点是人静止悬挂时的平衡位置，c点是人所到达的最低点，不计空气阻力，人可视为质点，弹性绳质量不计且满足胡克定律，则人在第一次下降到最低点的过程，下列说法正确的是（）A．人经过a点时处于平衡状态 B．从P点到a点人处于失重状态C．从a点到b点人处于失重状态 D．从b点到c点人处于失重状态30．（24-25高一上·全国·单元测试）跳楼机是用乘坐台将乘客载至高空，然后竖直向下跌落（跌落的加速度接近g），最后将乘坐台在落地前停住的游乐设备。跳楼机通过电动机将乘坐台上质量为60kg的游客送至高空。在从地面以的加速度匀加速竖直上升的过程中，在加速上升的第10s末该游客口袋中的一颗糖果从口袋中恰好滑出（不考虑水平方向速度）。假设糖果在以后的运动过程中只受重力，重力加速度g取。下列说法正确的是（  ）A．糖果从口袋中滑出来后，处于超重状态B．该游客在加速上升的过程中，乘坐台对他的作用力是612NC．糖果能够达到的离地最大高度是12mD．糖果在滑出口袋时的速度大小为2m/s31．（24-25高一上·全国·期末）直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示，设投放箱子的初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比。则在箱子下落过程中，下列说法正确的是（）A．箱子刚从直升机上投下时，箱内物体受到的支持力最小B．箱子接近地面时，箱内物体可能处于超重状态C．箱子先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的加速运动D．若下落距离足够长，箱内物体所受支持力大小有可能等于它的重力大小32．（24-25高一上·全国）超重和失重现象在日常生活中比较常见，关于超重和失重，下列说法正确的是（

）A．高山滑雪运动员在加速下滑过程中处于失重状态B．柱形喷泉的水在空中运动的过程中处于超重状态C．打开降落伞后，返回舱在减速下降的过程中处于超重状态D．站在匀速上升的电梯上的顾客处于超重状态33．（2024·山东潍坊·三模）如图甲是风洞示意图，风洞可以人工产生可控制的气流，用以模拟飞行器或物体周围气体的流动。在某次风洞飞行表演中，质量为50kg的表演者静卧于出风口，打开气流控制开关，表演者与风力作用的正对面积不变，所受风力大小F=0.05v2（采用国际单位制），v为风速。控制v可以改变表演者的上升高度h，其v2与h的变化规律如乙图所示。g取10m/s2。表演者上升10m的运动过程中，下列说法正确的是（）A．打开开关瞬间，表演者的加速度大小为2m/s2B．表演者一直处于超重状态C．表演者上升5m时获得最大速度D．表演者先做加速度逐渐增大的加速运动，再做加速度逐渐减小的减速运动34．（23-24高一下·云南·阶段练习）如图所示，能垂直起降的载货电梯内放有一个物体。关于物体的说法正确的是（）A．电梯减速上升时，物体处于失重状态 B．电梯加速上升时，物体处于失重状态C．电梯减速下降时，物体处于失重状态 D．电梯加速下降时，物体处于失重状态35．（23-24高一上·山东潍坊·期末）为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上连续做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，绘制出压力随时间变化的图线如图所示，下列关于该同学受力和运动的分析正确的是（

）A．从a到b的过程，先失重后超重 B．从a到c的过程，蹲下一次，站起一次C．从a到c的过程，在b处的速度最大 D．从d到e过程，在做“站起”的动作36．（23-24高一上·河南驻马店·期末）如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，时刻，将一金属小球从弹䈝正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧至最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力随时间的变化图像如图乙所示。则（）A．时刻小球速度最大 B．时刻小球速度最大C．至时间内，小球速度先增大后减小 D．至时间内，小球处于完全失重状态三、解答题37．（22-23高一上·湖南株洲·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。38．（20-21高一·全国）美国国家航空航天局（NASA）有一项面向大学生的“微重力学生飞行挑战计划”，学生以团队形式提交自己设计的微重力实验方案，获胜的队伍会受邀到约翰逊航天中心，乘坐飞机到达高空，然后飞机由静止开始下落，以模拟微重力环境。下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍。这样，可以获得持续约之久的失重状态，大学生们便在这段时间内进行关于微重力影响的实验。紧接着，飞艇又做匀减速运动。若飞艇离地面的高度不得低于，重力加速度取