2023届高考物理高频考点专项练习：专题三 考点07 牛顿运动定理的理解超重和失重（C卷）

专题三  考点07 牛顿运动定理的理解超重和失重

1.2021年7月30日，在东京奥运会蹦床女子决赛中，中国选手朱雪莹获得金牌。蹦床属于体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。一名体重为50kg的运动员在比赛中某次离开床面后在空中的运动时间为1.6s，之后与蹦床经1s的接触，再次获得1.6s的空中动作时间。不计空气阻力影响，g取。下列说法正确的是(   )

A.运动员与蹦床间的平均作用力为800N 

B.运动员与蹦床间的平均作用力为1300N 

C.运动员与蹦床接触的1s时间里处于超重状态 

D.运动员与蹦床接触的1s时间里处于失重状态

2.在电梯内地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为；电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重计示数为，如图所示，则在这段时间内（g取）(   )

A.电梯可能以的加速度加速上升 B.电梯可能以的加速度减速上升

C.电梯可能以的加速度加速上升 D.电梯可能以的加速度减速上升

3.某同学乘电梯从一楼到六楼，在电梯刚起动时(   )

A.该同学处于超重状态 B.该同学处于失重状态 

C.该同学的重力变大  D.该同学的重力变小

4.站在升降机里的人，在下列那一种情况下，会出现失重现象(   )

A.升降机匀速上升 B.升降机匀速下降 C.升降机加速上升 D.升降机加速下降

5.如图，垂直电梯里有一个“轿厢”和一个“对重”，它们通过钢丝绳连接起来，驱动装置带动钢丝绳使“轿厢”和“对重”在竖直方向做上下运动.当“轿厢”向上做匀减速直线运动时(   )
 

A.电梯的“对重”处于失重状态 B.电梯的“对重”向下做匀加速运动

C.钢丝绳的拉力等于“轿厢”的重力 D.钢丝绳的拉力小于“轿厢”的重力

6.某同学做一小实验，在上端开口的塑料瓶靠近底部的侧面打一个小孔，用手握住水瓶并按住小孔，注满水，移开手指水就会从孔中射出，然后释放水瓶，发现水不再射出(瓶内水足够多)，这是因为水瓶在下落过程中水(   )

A.处于超重状态 B.处于失重状态 C.做匀速直线运动 D.做匀减速直线运动

7.如图,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、后在空中所处的状态分别为(   )

A.失重、失重 B.超重、超重 C.失重、超重 D.超重、失重

8.金属小桶侧面有一小孔A，当桶内盛水时，水会从小孔A中流出。如果将装满水的小桶向上抛出，不计空气阻力，则在小桶脱手后运动过程中(   )
 

A. 小桶上升过程中，水继续以相同的速度从小孔中喷出
B. 无论小桶上升还是下降，水不再从小孔喷出
C. 小桶在上升过程中，水将以更大的速度喷出；小桶在下落过程中，水将以较小的速度喷出
D. 小桶在上升过程中，水将以较小的速度喷出；小桶在下落过程中，水将以更大的速度喷出

9.在“天宫二号”中工作的景海鹏和陈东可以自由悬浮在空中，处于失重状态，下列分析正确的是(   )

A.失重就是航天员不受力的作用

B.失重的原因是航天器离地球太远，从而摆脱了地球引力的束缚

C.失重是航天器独有的现象，在地球上不可能存在失重现象

D.正是由于引力的存在，才使航天员有可能做环绕地球的圆周运动

10.如图所示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，其纵坐标表示压力大小，横坐标表示时间.由图线可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到的正确信息是(   )

A.1 s时该同学处在下蹲的最低点 B.2 s时该同学处于下蹲静止状态

C.该同学做了2次下蹲—起立的动作 D.下蹲过程中该同学始终处于失重状态

11.高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷.当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙所示.下列说法正确的是(   )
 

A.人向上弹起过程中，一直处于超重状态

B.人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力

C.弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力

D.弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力等于人和高跷的总重力

12.如图所示，跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板上，随跳板一同向下做变速运动到达最低点，然后随跳板反弹，则(   )
 

A.运动员与跳板接触的全过程中都处于超重状态

B.运动员把跳板压到最低点时，她所受外力的合力为零

C.运动员能跳得高的原因从受力角度来看，是跳板对她的作用力远大于她的重力

D.运动员能跳得高的原因从受力角度来看，是跳板对她的作用力远大于她对跳板的作用力

13.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50.0 kg。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40.0 kg，则在这段时间内（重力加速度为g）(   )

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他的支持力

D.电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下

14.如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作，下列图像能反映体重计示数随时间变化的是(   )
 

A. B.

C. D.

15.如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”。此过程中(   )

A.人被向上“托起”时处于失重状态

B.人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小

C.人对气流的作用力大小等于气流对人的作用力大小

D.人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力

16.升降机以0.2m/s2的加速度竖直加速上升,站在升降机里的质量为60kg的人对升降机底板的压力为__________N;如果升降机以相同大小的加速度减速上升,人对升降机底板的压力为__________N.(g=10m/s2)

17.一个质量为m的人站在电梯中,电梯减速下降,加速度大小为为重力加速度)人所受到的合力大小为__________此时人处于__________(选填"超重"或"失重")状态

18.竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤，如图所示，弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量的物体，试分析下列情况下电梯的运动情况（g取）：

（1）当弹簧秤的示数，且保持不变。

（2）当弹簧秤的示数，且保持不变。

（3）当弹簧秤的示数，且保持不变。

答案以及解析

1.答案：B

解析：AB.运动员落到蹦床上时的速度
反弹速度仍为8m/s，则接触蹦床的过程由动量定理，规定向上为正方向，则
解得
选项A错误，B正确；
CD.运动员与蹦床接触的1s时间里，加速度先向下后向上，再向上，再向下，可知先失重后超重，再超重，再失重，选项CD错误。
故选B。

2.答案：B

解析：以竖直向下为正方向，有，即，解得，方向竖直向下，电梯以的加速度加速下降或减速上升，故B正确，A、C、D错误。

3.答案：A

解析：A、某同学乘电梯从一楼到六楼，在电梯刚起动时，向上做加速运动，加速度向上，处于超重状态。故A正确，B错误;
C、无论是超重或失重状态，物体所受到的重力并没有发生变化，只是对接触面的压力不和重力相等了，故C、D错误;
故选A.

4.答案：D

解析：解：只要物体的加速度向下，则物体处于失重状态；则物体可能的运动状态只有减速上升和加速下降；故只有D正确；

所以D选项是正确的。

5.答案：D

解析：当“轿厢”向上做匀减速直线运动时，“轿厢”加速度向下，处于失重状态，钢丝绳的拉力小于“轿厢”的重力，此时，“对重”向下做匀减速运动，加速度向上，处于超重状态，故A、B、C错误，D正确.

6.答案：B

解析：当水瓶被释放后，水瓶及水均做自由落体运动，加速度为g，向下做匀加速直线运动，则均处于失重状态；故A、C、D错误，B正确．

7.答案：A

解析：跳高运动员起跳后只受重力,加速度方向一直向下,处于完全失重状态,A项正确,B、C、D项错误。

8.答案：B
解析：水桶脱手后,处于完全失重状态,故其中的水也处于完全失重状态,无论是上升还是下落,对容器壁均无压力,故水不会流出,故B正确。

9.答案：D

解析：航天器和航天员在太空中受到的引力提供向心力，使航天器和航天员做环绕地球的圆周运动，选项A错误，D正确；失重时航天员仍然受到地球引力作用，选项B错误；任何物体只要有方向向下的加速度，均处于失重状态，选项C错误。

10.答案：B

解析：该同学在下蹲的过程中，先加速向下运动，此时加速度方向向下，重力大于支持力，故该同学处于失重状态，最后该同学静止，故下蹲的后半段是该同学减速向下的过程，此时加速度方向向上，支持力大于重力，该同学处于超重状态，故下蹲过程中先是失重后是超重，选项D错误；在1 s时人向下的加速度最大，此时人正在加速向下运动，不处于下蹲的最低点，选项A错误；2 s内该同学经历了失重和超重两个过程，故2 s时处于下蹲静止状态，选项B正确；该同学在前2 s是下蹲过程，后2 s该同学先超重再失重，是起立过程，所以共做了1次下蹲—起立的动作，选项C错误.

11.答案：C

解析：人向上弹起的过程中人所受的合力方向先向上后向下，由牛顿第二定律知，人的加速度方向先向上后向下，故人先处于超重状态后处于失重状态，A错误；由牛顿第三定律知，踏板对人的作用力和人对踏板的作用力是一对相互作用力、大小相等，B错误；弹簧压缩到最低点后，人会被弹起，可知此时高跷对人的作用力大于人的重力，C正确；弹簧压缩到最低点时，人有向上的加速度，人处于超重状态，故高跷对地的压力大于人和高跷的总重力，D错误.

12.答案：C

解析：运动员与跳板接触的下降过程中，先向下加速，然后向下减速，最后速度为零，则加速度先向下，然后向上，所以下降过程中既有失重状态也有超重状态，同理上升过程中也存在超重和失重状态，故A错误；运动员把跳板压到最低点时，跳板给运动员的弹力大于运动员受到的重力，合外力不为零，故B错误；从最低点到运动员离开跳板过程中，跳板对运动员的作用力做正功，重力做负功，二力做功位移一样，运动员动能增加，跳板对她的作用力大于她的重力，所以运动员跳得高，故C正确；跳板对运动员的作用力与运动员对跳板的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，故D错误。

13.答案：D

解析：该同学在这段时间内处于失重状态，对体重计的压力变小了，而该同学的重力并没有改变，故A错误；以竖直向下为正方向，则有：，解得，方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，故B错误，D正确；人对体重计的压力与体重计对人的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故C错误。

14.答案：C

解析：对人的运动过程分析可知，人下蹲的过程可以分成两段：人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，此时人对体重计的压力小于人的重力；在减速下蹲的过程中，加速度方向向上，处于超重状态，此时人对体重计的压力大于人的重力。故C正确，A、B、D错误。

15.答案：C

解析：人被向上“托起”时处于“超重”状态，A错；气流对人的作用力大于人的重力，B、D错；人对气流的作用力与气流对人的作用力是作用力与反作用力，大小相等，C对。

16.答案：612; 588

解析：当升降机以0.2m/s2的加速度竖直加速上升时,如图对电梯内的人受力分析,如下图,由牛顿第二定律得: FN-mg=ma 所以有:FN=m(g+a)=60(10+0.2)=612N; 由牛顿第三定律可知人对木块的压力为:F′=FN=612N; 当升降机以相同大小的加速度减速上升时,加速度方向向下,由牛顿第二定律得: mg-FN=ma 所以有:FN=m(g-a)=60(10-0.2)=588N; 由牛顿第三定律可知人对木块的压力为:F′=FN=588N; 故答案为:612,588. 人受到重力和地板的支持力,由牛顿第二定律可得升降机各种运动状态下升降机底板对人的支持力,从而得到人对升降机地板的压力. 本题是牛顿第二定律和牛顿第三定律的应用,要明确人在电梯中的受力情况和加速度方向,同时注意求解的是人对地面的压力,故一定要注意应用牛顿第三定律.

17.答案：,  超重

解析：

18.答案：（1）电梯处于静止或匀速直线运动状态

（2）电梯加速下降或减速上升

（3）电梯加速上升或减速下降

解析：选取物体为研究对象，它受到重力和竖直向上的拉力T的作用。规定竖直向上方向为正方向。

（1）当时，根据牛顿第二定律有，解得这时电梯的加速度，由此可见，电梯处于静止或匀速直线运动状态。

（2）当时，根据牛顿第二定律有，解得这时电梯的加速度。式中的负号表示物体的加速度方向与所选定的正方向相反，即电梯的加速度方向竖直向下。电梯加速下降或减速上升。

（3）当时，根据牛顿第二定律有，解得这时电梯的加速度，为正值表示电梯的加速度方向与所选的正方向相同，即电梯的加速度方向竖直向上。电梯加速上升或减速下降。