4.6超重和失重（练习）-高中物理课件（人教版2019必修第一册）

4.6超重和失重  同步练习

一、单选题

1．（2022·广西·高二学业考试）小明家住26层，他放学后，乘坐电梯从1层直达26层。假设电梯刚启动时做加速直线运动，中间一段做匀速直线运动，最后一段时间做减速直线运动。在电梯从1层直达26层的过程中，下列说法中正确的是（  ）

A．电梯刚启动时，小明处于失重状态

B．电梯刚启动时，电梯地板对小明的支持力大于小明受到的重力

C．电梯上升的过程中，小明一直处于超重状态

D．小明的速度方向发生了变化

【答案】B

【详解】AB．电梯刚启动时，处于加速阶段，小明所受电梯地板支持力大于重力，处于超重状态，A错误，B正确；

C．电梯上升过程中，在加速阶段，小明处于超重状态，在减速阶段，小明处于失重状态，C错误；

D．电梯从1层直达26层的过程中，小明的速度方向始终为向上，D错误。

故选B。

2．（2023·江苏·高二学业考试）体育课上李明进行原地纵跳摸高训练，如图甲所示，在快速下蹲后立即蹬伸的过程中，李明受到的地面支持力的变化如图乙所示，则下列说法正确的是（  ）

A．李明在下蹲阶段处于超重状态

B．李明在蹬伸阶段处于失重状态

C．李明在下蹲阶段先处于超重状态，再处于失重状态

D．李明在蹬伸阶段先处于超重状态，再处于失重状态

【答案】D

【详解】小明在下蹲阶段，重心先向下做加速运动，处于失重状态，后向下做减速运动，加速度向上，处于超重状态，所以下蹲阶段先失重后超重；蹬伸阶段，重心先向上做加速运动，加速度向上处于超重状态，后向上做减速运动，加速度向下，处于失重状态。所以蹬伸阶段先超重后失重，D正确，ABC错误。

故选D。

3．（2022·广东佛山·高三阶段练习）C919是我国自行研制、拥有自主知识产权的大型喷气式民用飞机，图示是国产大飞机C919起飞离地后，斜向上加速直线运动的一个瞬间，关于此瞬间，以下说法正确的是（    ）

A．飞机的加速度方向竖直向上

B．乘客受到飞机座椅的力竖直向上

C．乘客处于超重状态

D．飞机处于失重状态

【答案】C

【详解】A．由题意可知，此瞬间飞机斜向上做加速直线运动，所以加速度方向斜向上，故A错误；

B．根据牛顿第二定律可知，乘客受到飞机座椅的力与重力的合力方向与飞机的加速度方向相同，为斜向上，而重力竖直向下，所以乘客受到飞机座椅的力一定斜向上，故B错误；

CD．乘客和飞机的加速度都具有竖直向上的分量，所以都处于超重状态，故C正确，D错误。

故选C。

4．（2022·江苏连云港·高三期中）2022年3月23日，在绕地球做匀速圆周运动的中国空间站内，航天员王亚平观察到北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”被抛出后近似做匀速直线运动，不计空气阻力。则刚抛出后（  ）

A．“冰墩墩”不受外力 B．“冰墩墩”的合外力为零

C．“冰墩墩”处于完全失重状态 D．该运动过程可以用来验证牛顿第一定律

【答案】C

【详解】ABC．在忽略空气阻力情况下，冰墩墩在运动过程中只受地球引力作用，合外力不为零，处于完全失重状态，故AB错误，C正确；

D．牛顿第一定律成立的条件是物体不受外力或受到的合外力为0，而“冰墩墩”受到的合外力不为0，所以“冰墩墩”近似匀速前进不能验证牛顿第一定律，故D错误。

故选C。

5．（2022·海南·高三期中）神舟十三号飞船采用“快速返回技术”。在距离地面处时，反推发动机点火，返回舱速度由减至软着陆，此阶段的运动可看作匀减速直线运动。则此阶段（　　）

A．宇航员处于失重状态 B．宇航员处于超重状态

C．宇航员的加速度大小为  D．返回舱运动的时间为

【答案】B

【详解】AB．由题知，此阶段向下做匀减速运动，故加速度向上，则宇航员处于超重状态，故A错误，B正确；

C．根据速度位移公式有，故C错误；

D．根据速度时间公式有，故D错误。

故选B。

6．（2022·安徽·高三阶段练习）如图所示，一人站在电梯内的一台磅秤上，当电梯沿竖直方向加速上升或加速下降时，将看到磅秤的示数会变大或变小，把这种现象叫“超重”或“失重”。当电梯以大小为a的加速度加速上升时，可认为重力加速度大小由g变为，这时秤面的压力大小为；反之电梯以相同大小的加速度加速下降时，有，。可将称为等效重力加速度。下列说法正确的是（　　）

A．当电梯处于超重状态时，电梯一定上升

B．当电梯处于失重状态时，电梯一定下降

C．当等效重力加速度等于0时，电梯处于完全失重状态

D．当等效重力加速度等于g时，电梯处于完全失重状态

【答案】C

【详解】AB．当电梯处于超重状态，加速度向上，可能向上加速也可能向下减速，速度可能向上也可能向下，同理处于失重状态，加速度方向向下，但速度方向可能向上、也可能向下，故AB错误；

CD．当，由可得，则人的合力为mg，加速度为重力加速度g，人和电梯处于完全失重状态；当时，由

或

可得，人和电梯处于平衡状态，故C正确、D错误。故选C。

7．（2022·黑龙江·建三江分局第一中学高三开学考试）某同学站在电梯地板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况，如图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化情况（向下为正方向）。根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是（　　）

A．0~5 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态

B．5~10 s内，观光电梯一定静止，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力

C．10~20 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态

D．20~25 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态

【答案】A

【详解】A．从图中看出，在0~5s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态，A正确；

B．在5s~10s内，观光电梯向下匀速运动，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，B错误；

C．在10s~20s内，观光电梯在减速下降，加速度向上，该同学处于超重状态，C错误；

D．在20s~25s内，观光电梯在加速上升，加速度向上，该同学处于超重状态，D错误。

故选A。

8．（2022·山西大同·高三阶段练习）如图所示为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660N，除此以外，还可以得到的信息是（　　）

A．1s时人下蹲的速度最大

B．下蹲过程中人始终处于失重状态

C．0~4s内该同学做了1次下蹲—起立的动作

D．1s时人处在下蹲的最低点

【答案】C

【详解】A．1s时向下的加速度最大，速度不是最大，故A 错误；

B．人在下蹲的过程中，先向下加速运动，此时人处于失重状态，然后减速下降，此时人处于超重状态，故B错误；

C．0~4s内该同学做了1次下蹲—起立的动作，故C正确；

D．在1s时人向下的加速度最大，但人不是处在下蹲的最低点，故D错误。

故选C。

9．（2022·山东济南·高三期中）如图所示，物体Q放置在水平地面上，其上端连接竖直轻弹簧，将物体P从弹簧正上方某处由静止释放，在物体P接触弹簧到压缩弹簧到最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），下列说法正确的是（　　）

A．物体P先失重后超重

B．物体P一直超重

C．物体Q对地面的压力先增大后减小

D．物体Q对地面的压力大于P、Q两物体的总重力

【答案】A

【详解】AB．接触弹簧后，弹簧弹力小于重力，合力向下，加速度向下，则物体处于失重状态，随着弹簧弹力逐渐增大，弹力大于重力，合力向上，加速度向上，则物体处于超重状态，故A正确，B错误；

CD．对Q受力分析可知

根据牛顿第三定律可知

因为弹簧弹力逐渐增大，所以对地面的压力一直增大，弹力先小于P的重力后大于P的重力，则物体Q对地面的压力先小于后大于P、Q两物体的总重力，故CD错误。故选A。

10．（2023·浙江绍兴·一模）小明站在装有力传感器的台秤上，完成下蹲、起立动作。计算机采集到的力传感器示数随时间变化情况如图所示。下列判断正确的是（　　）

A．a点对应时刻，小明向下的速度最大

B．a点对应时刻，小明向下的加速度最大

C．b点对应时刻，小明处于超重状态

D．图示时间内，小明完成了两次下蹲和两次起立

【答案】A

【详解】ABD．小明在下蹲过程经历先向下加速再向下减速，即先失重后超重；起立过程经历先向上加速再向上减速，即先失重后超重，所以由图示可知，小明先下蹲后起立，小明完成了1次下蹲和1次起立，且a点对应时刻

小明的加速度为0，向下的速度达到最大，故A正确，BD错误；

C．b点对应时刻，小明正在起立减速上升的过程，所以小明处于失重状态，故C错误。故选A。

11．（2022·湖南·湘潭一中高三期中）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．b到c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b点读出，约为500N

C．f点是人在双脚离开地板的过程中，上升最髙的点

D．人在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】A

【详解】AB．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点到f点是人落回地板的一瞬间，C错误；

D．人在b点对应时刻的加速度大小约为

在c点对应时刻的加速度大小约为

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，D错误。故选A。

二、解答题

12．（2022·全国·高一课时练习）某人在地面上最多能举起的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起的物体。（g取）

（1）求电梯的加速度。

（2）若电梯以此加速度上升，此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？

【答案】（1）2.5m/s2；（2）48kg

【详解】（1）人给重物的最大作用力F=mg=600N

则在一个加速下降的电梯里对重物

解得a=2.5m/s2

（2）若电梯以此加速度上升，则对重物

解得m2=48kg

13．（2021·辽宁·阜新市第二高级中学高一阶段练习）升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20kg的物体（g=10m/s2），当升降机

（1）当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小是多少？

（2）当升降机以1m/s2的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体所受的支持力大小是多少？

（3）当升降机以5m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体所受的支持力大小是多少？

（4）当升降机自由下落时，物体对台秤的压力为多少？

【答案】（1）200N；（2）超重，220N；（3）失重，100N；（4）0

【详解】（1）当升降机匀速上升时，根据

根据牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小200N

（2）当升降机以1m/s2的加速度竖直上升时，加速度方向向上，物体处于超重状态，根据牛顿第二定律

解得

（3）当升降机以5m/s2的加速度减速上升时，加速度方向向下，物体处于失重状态，根据牛顿第二定律

解得

（4）当升降机自由下落时，加速度等于重力加速度，则物体处于完全失重状态，则物体对台秤的压力为0

14．（2021·山东省莱西市第一中学高一阶段练习）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。试求：

（1）飞艇在内下落的高度。

（2）在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力是重力的多少倍。

【答案】（1）3000m；（2）1.48

【详解】（1）设飞艇在25s内下落的加速度为a1，设飞艇和大学生们的总质量为M，根据牛顿第二定律可得

解得

所以飞艇在25s内下落的高度为

即飞艇在s内下落的高度为3000m；

（2）25s后，飞艇将做减速运动，减速时飞机的速度

减速运动下落的高度

减速运动飞艇的加速度大小

设大学生质量为m，由牛顿第二定律

得飞艇对大学生的支持力为

由牛顿第三定律得，大学生对座位的压力大小

即大学生对座位的压力为重力的1.524倍。