高考物理一轮复习 考点巩固卷11 超重和失重（解析版）

考点巩固卷11超重和失重建议用时：50分钟考点序号考点题型分布考点1超重和失重的概念2单选+1多选考点2电梯中的超重和失重4单选+1多选考点3完全失重3单选+1多选考点4根据超重和失重判断运动状态3单选+2多选考点01：超重和失重的概念（2单选+1多选）一、单选题1．（2023·河北唐山·开滦第一中学校考模拟预测）天津之眼（TheTientsinEye）是世界上唯一建在桥上的摩天轮，直径为110米，摩天轮旋转一周所需时间约为30分钟。现假设摩天轮正绕中间的固定轴做匀速圆周运动，则对于坐在轮椅上观光的游客来说，正确的说法是（）

A．因为摩天轮做匀速转动，所以游客受到的合力为零B．当摩天轮转到最低点时，游客处于失重状态C．因为摩天轮做匀速转动，所以游客的机械能守恒D．当摩天轮转到最高点时，座椅对游客的支持力小于所受的重力【答案】D【详解】A．游客随摩天轮做匀速转动，游客受到的合力不为零，合力提供所需的向心力，故A错误；B．当摩天轮转到最低点时，游客的加速度方向向上，游客受到的重力与支持力的合力的方向向上，指向圆心，所以游客处于超重状态，故B错误；C．摩天轮做匀速转动，所以游客的动能不变而重力势能是变化的，所以机械能不守恒，故C错误；D．游客随摩天轮做匀速圆周运动，当摩天轮转到最高点时，游客的加速度方向向下，游客受到的重力与支持力的合力的方向向下，指向圆心，所以座椅对游客的支持力小于所受的重力，故D正确。故选D。2．（2023·北京西城·北京四中校考模拟预测）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如你用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。在苹果从最低点a到最左侧点b运动的过程，下列说法中正确的是（）A．手掌对苹果的摩擦力越来越大 B．苹果先处于超重状态后处于失重状态C．手掌对苹果的支持力越来越大 D．苹果所受的合外力越来越大【答案】A【详解】A．苹果从最低点a到最左侧点b运动的过程中，加速度大小不变，加速度在水平方向上的分加速度逐渐增大，由牛顿第二定律可知，手掌对苹果的摩擦力越来越大，A正确；B．苹果做匀速圆周运动，从a到b的运动中，加速度在竖直方向上有向上的分加速度，可知苹果处于超重状态，B错误；C．苹果做匀速圆周运动，从a到b的运动中，加速度大小不变，加速度在竖直方向上的分加速度逐渐减小，可知手掌对苹果的支持力越来越小，C错误；D．苹果做匀速圆周运动，加速度大小不变，则有苹果所受的合外力大小不变，方向始终指向圆心，D错误。故选A。二、多选题3．（2023·湖南·模拟预测）如图所示，半径为的四分之一光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，点为圆心。点右侧相距处固定一个光滑定滑轮。质量为的小圆环静止在圆弧轨道底端点，现用一根细线系在小圆环上，另一端跨过定滑轮系上质量为的重物，使细线伸直。将重物由静止释放，小圆环沿圆弧轨道上滑，运动到点时速度恰好变为零。则（）

A．、的质量之比为B．重物释放瞬间处于超重状态C．小圆环到达点后还能返回点D．小圆环的速度在任意时刻都不可能与重物速度大小相等【答案】AC【详解】A．由几何关系可知，。在运动过程中，对环和重物组成的系统，根据机械能守恒定律可知解得故A项正确；B．重物物释放瞬间，加速度向下，绳子的拉力小于重物重力，处于失重状态，故B项错误；C．小圆环由点开始运动，到达点时速度恰好为零，然后小圆环从P点向Q点运动，由于系统机械能守恒，所以小圆环能再次回到点，故C项正确；D．如图所示

当圆环运动到点时，细线与圆弧相切，圆环速度沿圆弧切线方向，圆环速度大小与重物速度大小相等，故D项错误。故选AC。考点02：电梯中的超重和失重（4单选+1多选）一、单选题1．（2023·江西南昌·南昌市八一中学校考三模）加速度传感器是一些智能手机上配备的较为实用的软件，能显示物体运动过程中的加速度变化情况。现出于安全角度，需要分析某升降机在实际运行过程中的加速度，将手机放置于升降机地面上并打开加速度传感器，使升降机从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的竖直方向上加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向。由此可判断出（）

A．手机在时刻速度为0B．运行过程中手机有可能与升降机分离C．手机在时间内，处于超重状态D．在时间内，升降机受到手机的压力先减小再增大【答案】B【详解】A．根据题意，由图可知，之前加速度一直向上，时刻，则手机向上速度达到最大，故A错误；B．根据题意，由图可知，手机有段时间竖直向下的加速度等于重力加速度，所以手机有可能离开过升降机，故B正确；C．根据题意，由图可知，手机的加速度向下，手机处于失重状态，故C错误；D．根据题意，由图可知，手机加速度向上，由牛顿第二定律有由于减小，则减小，手机加速度向下，由牛顿第二定律有由于增大，则减小，即在时间内，升降机对手机的支持了一直减小，由牛顿第三定律可知，机对升降机的压力一直减小，故D错误。故选B。2．（2023·北京·高三专题练习）一物理学习小组在竖直电梯里研究超重失重现象：力传感器上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的钩码。当电梯在1楼和3楼之间从静止开始运行然后再到静止的过程中，数据采集系统采集到拉力F随时间t的变化如图所示。忽略由于轻微抖动引起的示数变化，下列说法正确的是（

）

A．a到b过程中电梯向上运动，b到c过程中电梯向下运动B．a到c过程中钩码的机械能先增加后减小C．图形的面积大于图形的面积D．c到d的过程中电梯处于匀速运动状态【答案】D【详解】A．由图可知，钩码的重力G=2N在a到c过程中，拉力F都大于重力，说明电梯处于超重状态，加速度向上，即电梯加速上升。故A错误；B．由以上分析可知，在a到c过程中，电梯加速上升。当加速上升过程中，钩码的机械能增加。故B错误；CD．图像中面积表示力对时间的积累，即冲量。由图可知，从a到f记录了电梯的一个运动过程，先向上加速（a到c过程），然后匀速（c到d过程），最后减速（d到f过程），即加速过程和减速过程的动量变化量大小相等，取向上为正，由动量定理可知ac过程中df过程中可知abc过程的力F的冲量大于def过程力F的冲量，故图形abc的面积等于图形def的面积。故C错误D正确。故选D。3．（2023·北京·高三专题练习）某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”，其构造如图所示。弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。弹簧下端悬挂重物，静止时，弹簧下端的指针指直尺上某一位置，标记为0，将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量电梯运行时竖直方向的加速度。下列说法正确的是（）A．指针指到0刻度时，说明电梯处于静止状态B．若电梯上升，则指针一直指在0刻线以下C．各刻度对应加速度的值是均匀的D．若改变重物的质量，则各刻度对应的加速度值不变【答案】C【详解】A．静止时，弹簧下端的指针指直尺上某一位置，标记为0，此时重力与弹簧弹力等大反向，处于平衡状态，所以指针指到0刻度时，说明电梯处于静止或者匀速直线运动状态，故A错误；B．若电梯匀速上升，针指到0刻度；若电梯加速上升，重物处于超重，指针指在0刻线以下；若电梯减速上升，重物处于失重，指针指在0刻线以上，故B错误；CD．若规定竖直向上为正方向，设稳定时弹簧长度的读数为l，根据牛顿第二定律有可得可知各刻度对应加速度的值是均匀的，若改变重物的质量，则各刻度对应的加速度值要发生变化，故C正确，D错误。故选C。4．（2023·江苏南通·江苏省如东高级中学校联考模拟预测）在教室内将两端开口的洁净玻璃管竖直插入液体中，管中液面如图所示。当把该装置放在竖直加速的电梯中，且电梯的加速度。则（）A．若电梯向上加速，则玻璃管内外的液面高度差将变大B．若电梯向上加速，则玻璃管内外的液面高度差保持不变C．若电梯向下加速，则玻璃管内外的液面高度差将变大D．若电梯向下加速，则玻璃管内外的液面高度差保持不变【答案】C【详解】AB．若电梯向上加速，则液体将处于超重状态，液体向下的压力增大，则可知玻璃管内的液面要下降，玻璃管内外的液面高度差将减小，故AB错误；CD．若电梯向下加速，则液体将处于失重状态，液体向下的压力减小，则可知玻璃管内的液面要上升，玻璃管内外的液面高度差将变大，故C正确，D错误。故选C。二、多选题5．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考一模）位于张家界的“百龙天梯”傍山而建，直插云霄，垂直高度达335m，运行高度为326m，被誉为世界上最高的户外电梯。若游客乘坐“百龙天梯”下山时，其距离天梯底部的高度h与时间t的关系简化图如图所示，图中段为直线，忽略重力加速度的变化，则下列说法正确的是（）

A．时间内，游客所受重力的功率逐渐减小B．游客在时间内受到的支持力大于在时间内受到的支持力C．时间内，游客的机械能逐渐减小D．时间内，游客处于失重状态；时间内，游客处于超重状态【答案】CD【详解】A．根据图线的切线斜率绝对值表示速度大小可知，时间内，游客的速度保持不变，根据可知游客在时间内重力的功率保持不变，故A错误；BD．根据图线的切线斜率绝对值表示速度大小可知，游客在时间内的速度增大，加速度方向向下，处于失重状态，受到的支持力小于重力；游客在时间内的速度减小，加速度方向向上，处于超重状态，受到的支持力大于重力，即游客在时间内受到的支持力小于在时间内受到的支持力，故B错误，D正确；C．时间内，天梯对游客的支持力一直做负功，游客的机械能逐渐减小，故C正确。故选CD。考点3：完全失重（3单选+1多选）一、单选题1．（2023·湖北·校联考模拟预测）最近科学家对微重力环境下了一个比较科学的定义：微重力环境是指在重力的作用下，系统的表观重量远小于其实际重量的环境。产生微重力环境最常用的方法有4种：落塔、飞机、火箭和航天器。如图所示为中国科学院微重力落塔与落仓，在落仓开始下落到停止运动的过程中，能够产生3.26s时长的微重力环境，根据提供的信息，以下说法正确的是（）A．在微重力环境中，落仓中的体验者几乎不会受到重力的作用B．要形成微重力环境，落仓要以非常接近重力加速度g的加速度下落C．落仓下落过程，落仓内的体验者一直处于失重状态D．落仓速度最大时，落仓内体验者的加速度也最大【答案】B【详解】A．在微重力环境中，落仓中的体验者仍会受到重力的作用，几乎所有的重力提供体验者运动的加速度，体验者的视重远小于实重，故A错误；B．在微重力环境中，落仓对体验者的支持力几乎为零，可知落仓下落的加速度非常接近重力加速度g，故B正确；C．落仓下落过程，加速度先向下后向上，落仓内的体验者先处于失重状态后处于超重状态，故C错误；D．落仓速度最大时，其加速度为零，故D错误。故选B。2．（2023·北京·高三专题练习）物理课上，老师演示了一个实验：如图所示，水平粗糙木板上放置两个物块，其间有一个处于拉伸状态的弹簧。将木板抬至空中保持水平，两物块相对木板保持静止，然后将整个装置无初速释放，下落过程中可能观察到的现象是（）A．两物块依旧相对木板保持静止B．两物块相对木板运动且彼此靠近C．质量大的物块与木板保持相对静止，质量小的物块靠近质量大的物块D．质量小的物块与木板保持相对静止，质量大的物块靠近质量小的物块【答案】B【详解】开始时物块相对木板静止，则弹力等于摩擦力；将整个装置无初速释放，下落过程中，物块处于完全失重状态，对木板的压力为零，此时摩擦力为零，则两物块在弹簧弹力作用下相对木板运动且相互靠近。故选B。3．（2023·宁夏银川·银川一中校考模拟预测）2023年春节贺岁片《流浪地球2》中提出太空电梯，太空电梯验证着中国科幻“上九天揽月”的宏大设想。“太空电梯”的主体结构为一根缆绳：一端连接地球赤道上某一固定位置，另一端连接地球同步卫星，且缆绳延长线通过地心。用太空电梯运送物体过程中，当物体停在a、b两个位置时，以地心为参考系，下列说法正确的是（）A．物体在a、b位置均处于完全失重状态B．物体在a、b位置线速度大小与该点离地球球心距离成正比C．物体在a处向心加速度大于物体在b处向心加速度D．若有一个轨道高度与a相同的人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则其环绕地球的周期大于停在a处物体的周期【答案】B【详解】A．物体在a、b位置随地球一起做匀速圆周运动，其向心加速度都小于各种位置的重力加速度，所以物体在a、b位置不是处于完全失重状态，故A错误；B．物体在a、b位置的角速度与地球角速度相同，由可知，物体在a、b位置线速度大小与该点离地球球心距离成正比，故B正确；C．由可知，物体在a处向心加速度小于物体在b处向心加速度，故C错误；D．由开普勒第三定律可知，卫星轨道半径越小，周期越小，所以若有一个轨道高度与a相同的人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则其环绕地球的周期小于停在a处物体的周期，故D错误。故选B。二、多选题4．（2023·浙江宁波·校考三模）下列说法正确的是（）

A．图甲，大型水电站的发电机组一般都是旋转电枢式B．图乙，雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备C．图丙，可以通过往水中丢入石块，借助水波把皮球冲到岸边D．图丁，尽管空间站处于完全失重状态，但机械臂的设计强度必须足够大，且有载荷限制【答案】BD【详解】A．图甲，大型水电站的发电机组一般都是旋转磁极式。故A错误；B．图乙，雷达是利用微波来测定物体位置的无线电设备。故B正确；C．图丙，因为参与振动的水分子只能在平衡位置附近做反复运动，不会随波迁移，所以不可以通过往水中丢入石块，借助水波把皮球冲到岸边。故C错误；D．图丁，尽管空间站处于完全失重状态，但机械臂的设计强度必须足够大，且有载荷限制。故D正确；故选BD。考点4：根据超重和失重判断运动状态（3单选+2多选）一、单选题1．（2023·四川遂宁·射洪中学校考模拟预测）人站在力传感器上完成下蹲和站起动作，传感器记录的力随时间变化图像（图）如图所示，则（

）

A．下蹲过程中最大加速度为6m/s2 B．人在下蹲过程中，力的示数先变大，后变小C．人在站起过程中，先失重后超重 D．人在8s内完成了两次下蹲和两次站起动作【答案】A【详解】A．由图可知，传感器的最小压力约为200N，则根据牛顿第二定律得最大加速度为故A正确；B．人在下蹲过程中，先加速下降再减速下降，所以力的示数先变小，后变大，故B错误；C．人在站起过程中，先加速起立再减速起立，所以先超重后失重，故C错误；D．人在下蹲过程中，力的示数先变小，后变大，人在站起过程中，力的示数先变大，后变小，所以动作人在8s内完成了一次下蹲和一次站起动作，故D错误。故选A。2．（2023·浙江·高三专题练习）如图所示，屋顶摩天轮“芯动北仑”的轮盘的直径是52米，转一圈时间为13分14秒，轿厢中游客的运动可视为匀速圆周运动，下列说法正确的是（

）A．游客始终处于失重状态B．游客的线速度大小约为0.2m/sC．游客的角速度大小约为1.3×10-3rad/sD．轿厢对游客的作用力的大小保持不变【答案】B【详解】A．当游客位于圆心上方时加速度竖直方向分量向下，处于失重状态，位于圆心下方时加速度竖直方向分量向上，处于超重状态，A错误；B．游客的线速度大小B正确；C．游客的角速度C错误；D．游客合力大小不变，方向始终指向圆心，重力大小方向不变，因此轿厢对游客的作用力的大小变化，D错误。故选B。3．（2023·重庆·模拟预测）如图甲，2022北京冬奥会主场馆“雪如意”美轮美奂，充分展示了中国元素。“雪如意”的旁边修建着世界上运行长度最大的变角度斜行电梯。斜行电梯在同一竖直平面内运行，箱内地板始终保持水平。电梯轨道的上段是倾角为22.56°的斜直轨道，下段是倾角为39.56°的斜直轨道，中间通过一段圆弧形轨道平滑连接，如图乙所示。当运动员站立在电梯内随着电梯一起运动时，下列说法正确的是（）A．电梯沿斜直轨道匀速下行时，运动员处于失重状态B．电梯刚启动时，运动员受两个力作用C．电梯匀速率下行时运动员在上段斜直轨道受到的支持力小于在下段受到的支持力D．电梯匀速率上行通过圆弧轨道的过程中，运动员受到地板的弹力小于他的重力【答案】D【详解】A．电梯沿斜直轨道匀速下行时，运动员处于平衡状态，故运动员不是处于失重状态，A错误；B．刚启动时，有斜向下的加速度，那合力方向斜向下，而只有重力和支持力时，合力只可能在竖直方向，故必有摩擦力存在，故电梯刚启动时，运动员不止受两个力作用，B错误；C．电梯匀速率下行时，斜直轨道上，人受力平衡，重力等于支持力，C错误；D．通过圆弧轨道时，由牛顿第二定律可得故可得运动员受到地板的弹力小于他的重力，D正确。故选D。二、多选题4．（2023·广东韶关·统考模拟预测）如图甲，某同学站在压力传感器上完成下蹲和起立的动作，用计