[人教版]物理必修一 4.6《超重与失重》课件+分层练习

第6节 超重与失重 （原卷版）

姓名：___________班级：___________考号：___________

1．（2023·湖南衡阳·衡阳县第三中学校考模拟预测）如图所示，吊车用巨大的电磁铁吸起成吨的钢板，吊车和钢板保持静止状态，电磁铁与钢板的接触面保持水平。下列说法正确的是（　　）

A．增大电磁铁中的电流后，电磁铁吸引力变大，地面对吊车的支持力变大

B．减小电磁铁中的电流后，钢板下落瞬间，地面对吊车的支持力保持不变

C．吊车臂缓慢抬升过程中，钢板受到的吊车作用力变大

D．若吊车突然启动向前，则启动瞬间钢板受到向前的摩擦力

【答案】D

【详解】A．增大电磁铁中的电流后，电磁铁引力变大，钢板和吊车仍然保持静止，由整体法可知地面对吊车的支持力不变，A错误；

B．钢板下落瞬间，吊车和钢板组成的整体处于失重状态，地面对吊车的支持力小于吊车和钢板所受重力之和，即地面对吊车的支持力变小，B错误；

C．吊车臂缓慢抬升，钢板依然保持平衡状态，所受合力为零，吊车对其作用力大小等于钢板重力，即钢板受到的吊车作用力不变，C错误；

D．吊车突然启动向前，钢板相对电磁铁有向后运动趋势，受到向前的摩擦力，D正确。

故选D。

2．（2023春·江苏盐城·高一江苏省响水中学校考期中）“抛绣球”是广西传统民族运动。如图甲所示，细绳一端系着绣球，另一端握在运动员手中。使绣球在竖直平面内做圆周运动，数圈之后抛出。图乙是绣球的运动轨迹，在A、B、C、D四个点上，绣球处于超重状态的是（　　）

A．A点 B．B点 C．C点 D．D点

【答案】A

【详解】A．A点小球的加速度指向圆心，竖直向上，故A点处于超重状态，故A正确；

BCD．抛出后，小球只受重力作用，加速度竖直向下，所以B、C、D三点都处于失重状态，故BCD错误。

故选A。

3．（2023春·甘肃临夏·高一校考阶段练习）关于“小明同学乘电梯加速上升”中涉及的相关物理问题，下列说法正确的是（    ）

A．小明的惯性增大

B．小明的重力增大

C．小明处于超重状态

D．小明对电梯压力的大小小于重力

【答案】C

【详解】A．小明的惯性只与质量有关，所以小明的惯性不变，故A错误；

B．小明的重力与质量有关，小明的质量不变，则重力不变，故B错误；

CD．根据牛顿第二定律有

解得

小明同学乘电梯加速上升，小明处于超重状态，结合牛顿第三定律可知小明对电梯压力的大小大于重力，故C正确，D错误。

故选C。

4．（2023春·安徽马鞍山·高一安徽工业大学附属中学校联考阶段练习）如图为武直-20直升机，它是我国自主研发的10吨级通用直升机，最大飞行速度可达300千米/小时，作战半径大于400千米，实用升限6000米，最大起飞重量大于10吨，最大航程约800千米.据以上信息，下列说法正确的是（　　）

A．“300千米/小时”指的是平均速度大小

B．“吨”、“米”均是国际单位制中的基本单位

C．武直-20减速下降过程中，飞行员处于超重状态

D．武直-20匀速上升过程中，座椅对飞行员的支持力与飞行员的重力是一对相互作用力

【答案】C

【详解】A．最大飞行速度可达300千米/小时，其中“300千米/小时”指的是瞬时速度大小，故A错误；

B．“米”是国际单位制中的基本单位，“吨”不是国际单位制中的基本单位，故B错误；

C．武直-20减速下降过程中，加速度竖直向上，飞行员处于超重状态，故C正确；

D．武直-20匀速上升过程中，座椅对飞行员的支持力与飞行员的重力是一对平衡力，故D错误。

故选C。

5．（2023秋·高一课时练习）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

【答案】A

【详解】对A、B组成的系统分析可知，系统只受重力作用，由牛顿第二定律可知，整个系统加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重，所以A、B之间无相互作用力，所以在上升和下降过程中A对B的压力大小都一定等于零。

故选A。

6．（2023秋·辽宁朝阳·高一建平县实验中学校考期末）2022年7月27日由中国科学院力学研究所研制的“力箭一号”（ZK—1A）运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，采用“一箭六星”的方式，成功将六颗卫星送人预定轨道，“力箭一号”运载火箭是四级固体运载火箭，起飞重量135吨，起飞推力200吨，总长30米，芯级直径2.65米，首飞状态整流罩直径2.65米，500公里太阳同步轨道运载能力1500公斤，下列说法正确的是（　　）

A．“吨、公里”是导出单位

B．“力箭一号”发射瞬间，加速度为零

C．“力箭一号”发射瞬间，所携带的卫星处于失重状态

D．“力箭一号”发射过程中，所携带的卫星相对于“力箭一号”是静止的

【答案】D

【详解】A．“吨、公里”是质量、长度的单位，不是导出单位，是基本单位，故A错误；

B．“力箭一号”发射瞬间，加速度不为零，方向向竖直上，故B错误；

C．“力箭一号”发射瞬间，所携带的卫星具有向上的加速度，处于超重状态，故C错误；

D．发射过程中，携带的卫星相对于“力箭一号”是静止的，故D正确。

故选D。

7．（2023春·贵州黔西·高一校考阶段练习）一人站在电梯内的台称上，电梯做下列哪种运动时台称示数最大（　　）

A．匀速上升 B．加速下降

C．加速上升 D．减速上升

【答案】C

【详解】根据题意可知，电梯匀速上升时，加速度为0，台称示数等于人的重力，电梯加速下降和减速上升时，具有向下的加速度，处于失重状态，台称示数小于人的重力，电梯加速上升时，具有向上的加速度，处于超重状态，台称示数大于人的重力。

故选C。

8．（多选题）（2023春·山东泰安·高一山东省泰安第二中学校考开学考试）2018年10月份，萧山区某中学举行了校秋季运动会，如图所示是小明同学在参加跳高决赛的现场，他以背越式跳过的高度拿到了本届校运会的亚军，为班级争了光。若忽略空气阻力，则下列说法错误的是（　　）

A．小明脚离地起跳以后在上升过程中处于超重状态，小明下降过程中处于失重状态

B．小明脚离地起跳以后在上升过程中和下降过程中处于失重状态

C．小明起跳时地面对他的支持力等于他的重力

D．小明起跳以后处于完全失重状态所以在下降过程中小明所受重力消失了

【答案】ACD

【详解】AB．小明脚离地以后，忽略空气阻力，只受重力作用，处于完全失重状态，和物体的运动方向无关，故B正确，A错误；

C．小明起跳时，加速度向上，则地面对他的支持力大于重力，故C错误；

D．完全失重状态，即物体只受重力作用，并不是重力消失，故D错误。

本题选不正确项，故选ACD。

9．（多选题）（2023春·湖南株洲·高一统考阶段练习）一小车通过一根跨过定滑轮的绳提升竖井中的物体，如图所示，小车匀速向左运动的过程中，速度大小为，当连接小车的绳与水平面的夹角为60°时，下列说法正确的是（    ）

A．物体运动的速率为 B．物体运动的速率为

C．此后物体运动的速率越来越大 D．此后一段时间，物体处于超重状态

【答案】ACD

【详解】AB．将小车的速度进行正交分解，其分解成沿着绳方向和垂直绳方向，由于绳不可伸长，物体向上运动的速度和小车沿绳方向上的分量相等为

故A正确，B错误；

CD．小车向右行驶，小车的绳与水平面的夹角变小，则

变大，所以物体在向上做加速运动，故处于超重状态，故CD正确。

故选ACD。

10．（多选题）（2023春·高一单元测试）如图甲为直升机抢救伤员的情境，假设直升机放下绳索吊起伤员后，竖直方向的速度图像和水平方向的位移图像分别如图乙、丙所示，则（　　）

A．绳索中拉力可能倾斜向上

B．伤员先处于超重状态后处于失重状态

C．在地面上观察到伤员的运动轨迹是一条倾斜向上的直线

D．绳索中拉力先大于重力，后小于重力

【答案】BD

【详解】由竖直方向的速度图像和水平方向的位移图像可知，因x-t图像的斜率等于速度，可知伤员在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向上先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动，绳索中拉力一定竖直向上，根据牛顿第二定律可知，绳索中拉力先大于重力，后小于重力，伤员先处于超重状态后处于失重状态，在地面上观察到伤员的运动轨迹是一条曲线，选项BD正确，AC错误。

故选BD。

11．（2023春·浙江衢州·高一浙江省江山中学校考阶段练习）体育课上某同学做引体向上。他两手握紧单杠，双臂竖直，身体悬垂；接着用力上拉使下颌超过单杠（身体无摆动）如图所示，稍作停顿。下列说法正确的是（　　）

A．在上升过程中单杠对人体的作用力大于人对单杠的作用力

B．在上升过程中人始终处于超重状态

C．初始悬垂时若增大两手间的距离，单臂的拉力均变大

D．初始悬垂时若增大两手间的距离，两臂拉力的合力变大

【答案】C

【详解】A．由牛顿第三定律可知，在上升过程中单杠对人体的作用力始终等于人对单杠的作用力，故A错误；

B．在上升过程中，人先做加速运动，后做减速运动，单杠对人的作用力先大于人的重力，后小于人的重力，则人先超重后失重，故B错误；

CD．初始悬垂时两臂拉力的合力始终与人的重力大小相等，若增大两手间的距离，两臂拉力的合力不变，且根据力的合成与分解可知，由于两臂夹角变大，单臂的拉力均变大，故C正确，D错误。

故选C。

12．（2023秋·高一单元测试）几位同学为了探究电梯启动后和制动过程的加速度大小，他们将体重计放在电梯中，一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到了10层，之后又从10层直接回到1层，并用照相机进行记录，如图所示，图1为电梯启动前，图2至图5中箭头方向表示电梯运动方向，下列说法中不正确的是（　　）

A．图2表示电梯向上加速运动

B．图3表示电梯向上减速运动

C．图4表示电梯向下减速运动

D．根据图1和图5可估测出图5中电梯的加速度

【答案】C

【详解】A．图2中体重计示数大于该同学静止时体重计的示数，根据牛顿第二定律可得这位同学加速度向上，则电梯向上加速，故A正确；

B．图3中体重计示数小于该同学静止时体重计的示数，根据牛顿第二定律得这位同学加速度方向向下，处于失重状态，则电梯向上减速，故B正确；

C．图4中体重计示数小于该同学静止时体重计的示数，可知加速度方向向下，电梯运动方向向下，所以电梯在向下加速运动，故C错误；

D．根据图1示数可知同学的质量，结合图5示数运用牛顿第二定律可以求出图5中电梯的加速度，故D正确。

本题选不正确项，故选C。

13．（2023秋·四川遂宁·高一射洪中学校考阶段练习）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，则下列说法正确的是（　　）

A．人向上运动过程中，一直处于超重状态

B．在高跷接触地面至弹簧被压缩至最低点的过程，人一直处于失重状态

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．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

【答案】C

【详解】A．人向上运动过程中，先向上加速后向上减速，先处于超重状态后处于失重状态，故A错误；

B．在高跷接触地面至弹簧被压缩至最低点的过程，人先向下加速后减速，人先失重后超重，故B错误；

C．弹簧压缩到最低点时，人的加速度的方向向上，高跷对人的作用力大于人的重力，故C正确；

D．踏板对人的作用力和人对踏板的作用力是一对作用力和反作用力，总是大小相等，故D错误。

故选C。

14．（多选题）（2023春·浙江台州·高一浙江省临海市大田中学校考阶段练习）“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，不计空气阻力。（　　）

A．在Pa段，人做自由落体运动，处于完全失重状态

B．在ab段，人的速度越来越小，人处于失重状态

C．在bc段，人的加速度越来越大，人处于超重状态

D．在c点，人的速度为零，加速度也为零

【答案】AC

【详解】A．在Pa段，人做自由落体运动，加速度为g，故处于完全失重状态，故A正确；

B．在b点时，重力等于拉力，故在ab段，绳子的拉力大小小于人的重力，人继续向下做加速运动，人处于失重状态，故B错误；

C．在bc段，绳子的拉力大小大于人的重力，人开始做加速度向上的减速运动，且加速度越来越大，人处于超重状态，故C正确；

D．在c点，人的速度为零，绳的拉力大于人的重力，人有向上的加速度，故D错误。

故选AC。

15．（多选题）（2023秋·云南保山·高一统考期末）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．到的过程中，人先处于失重状态再处于超重状态

B．人的重力可由点读出，约为

C．点是人在双脚离开地板的过程中上升最高的点

D．人上升的最大高度约为

【答案】AD

【详解】AB．人的重力从a点读出约为1000N，质量约为100kg；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，故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点是人落回地板的一瞬间，故C错误；

D．从d点到e点人在空中运动，人在空中运动的时间

人上升的最大高度约为

故D正确。

故选AD。

16．（2023秋·高一课时练习）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？

【答案】（1）向下；失重状态；；（2）480N；（3）重物的加速度立即变为，方向竖直向下

【详解】（1）以重物为研究对象，重物受向下的重力，向上的拉力F，由于重物的重力大于弹簧的拉力F，因此重物所受合力方向向下，即重物的加速度方向应向下，重物处于失重状态。

由牛顿第二定律有

所以

（2）以人为研究对象，人受到重力，底板的支持力，由牛顿第二定律有

得

由牛顿第三定律知，人对升降机底板的压力大小为480N。

（3）悬线突然断开，则此时重物的加速度立即变为重力加速度，即大小是，方向竖直向下。

17．（2023秋·高一课时练习）上海中心大厦是由美国Gensler建筑设计事务所设计，总高度632 m，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70 s，运行的最大速度为10 m/s。东东同学将一台秤静置于观光电梯地板上，将质量为2.4 kg的物体放置于台秤上，在电梯加速阶段台秤示数为22.8 N，电梯减速运动到地面的时间为10 s，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）550 m；（3）26.4 N

【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=40 s

通过的位移为

x2=vt2=10×40 m=400 m

则有观景台的高度为

h=x1+x2+x3=550 m

（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=26.4 N。

根据牛顿第三定律，可得物体对台秤的压力

F′N=FN=26.4 N

18．（2023秋·新疆乌鲁木齐·高一乌鲁木齐市第四中学校考期末）如图所示，一个质量M=50kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，测力计下挂着一个质量m=5kg的物体A当升降机向上运动时，他看到弹簧测力计的示数为35N，g=10m/s2。求：

（1）升降机的加速度；

（2）此时人对地板的压力。

【答案】（1）3 m/s2，方向向下；（2）350N

【详解】（1）当升降机向上运动时，他看到弹簧测力计的示数为35N，根据牛顿第二定律有

解得

方向向下

（2）对人根据牛顿第二定律有

解得

根据牛顿第三定律可知人对地板的压力为350N。

19．（2022·浙江·统考高考真题）如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是（   ）

A．鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡

B．鱼儿摆尾出水时浮力大于重力

C．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力

D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点

【答案】C

【详解】A．鱼儿吞食花瓣时处于失重状态，A错误；

BC．鱼儿摆尾出水时排开水的体积变小，浮力变小，鱼儿能够出水的主要原因是鱼儿摆尾时水对鱼向上的作用力大于重力，B错误、C正确；

D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作不可以把鱼儿视为质点，否则就无动作可言，D错误。

故选C。

20．（2020·山东·统考高考真题）一质量为m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v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）

A．0~t1时间内，v增大，FN>mg B．t1~t2时间内，v减小，FN<mg

C．t2~t3时间内，v增大，FN <mg D．t2~t3时间内，v减小，FN >mg

【答案】D

【详解】A．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则

FN<mg

A错误；

B．在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则

FN=mg

B错误；

CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，处于超重，则

FN>mg

C错误，D正确。

故选D。