易错点3.3超重和失重（解析版）高考易错点解读和针对训练

高考易错点解读和针对训练运动和力的关系易错点3.牛顿第二定律的瞬时性易错点解读1.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。2.超重和失重（1）.超重：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；物体具有向上的加速度。（2）.失重：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；物体具有向下的加速度。（3）.完全失重：物体对支持物的压力（或对竖直悬挂物的拉力）等于0的现象称为完全失重现象；物体的加速度a＝g，方向竖直向下。3.对超重和失重的理解（1）不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。（2）在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失。（3）尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。4.判断超重和失重的方法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从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，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从速度变化的角度判断物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重【典例剖析】【典例1】图甲是某人站在接有传感器的力板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心。图乙是力板所受压力随时间变化的图像，取g＝10m/s2。根据图像分析可知（）A.人的重力可由b点读出，约为300NB.b到c的过程中，人先处于超重状态，再处于失重状态C.人在双脚离开力板的过程中，处于完全失重状态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C解析：开始时人处于平衡状态，由a点可读出，此时，人对力板的压力约为900N，人的重力也约为900N，故A错误；当人对接触面的压力小于人的真实重力时，则人处于失重状态，此时有向下的加速度；当人对接触面的压力大于人的真实重力时，则人处于超重状态，此时有向上的加速度，故b到c的过程中，人先处于失重状态，再处于超重状态，故B错误；人在双脚离开力板的过程中，人只受重力的作用，处于完全失重状态，故C正确；b点压力与重力的差值要小于c点压力与重力的差值，则人在b点对应时刻的加速度要小于在c点对应时刻的加速度，故D错误。【针对性训练】如图所示，兴趣小组的同学为了研究竖直运动的电梯中物体的受力情况，在电梯地板上放置了一个压力传感器，将质量为4kg的物体放在传感器上。在电梯运动的某段过程中，传感器的示数为44N。g取10m/s2。对此过程的分析正确的是（）A.物体受到的重力变大B.物体的加速度大小为1m/s2C.电梯一定正在减速上升D.电梯一定正在加速上升答案：B解析：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，物体在电梯中运动的过程中，重力并没有发生改变，A错误；对物体分析有FN－mg＝ma，解得物体加速度大小a＝1m/s2，B正确；根据上述分析，加速度向上，当速度向上时，电梯向上做匀加速直线运动，当速度向下时，电梯向下做匀减速直线运动，C、D错误。2.（2025·北京昌平期末）很多智能手机都有加速度传感器，能通过图像显示加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器，手掌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。取重力加速度g＝10m/s2，由此可判断出（）A.在t1～t2时间内手机处于超重状态，在t2～t3时间内手机处于失重状态B.手机在t2时刻运动到最高点C.手机在t3时刻改变运动方向D.手机可能离开过手掌答案：D解析：由图可知，在t1～t3时间内手机的加速度方向竖直向上，手机处于超重状态，故A错误；在t2～t3时间内手机有向上的加速度，速度方向仍然向上，与加速度方向相同，可知手机在t2时刻未运动到最高点，故B错误；手机在t3时刻有竖直向上的速度，不为零，故没有改变运动方向，故C错误；由图可知，在t4时刻之后有一段时间内手机的加速度等于重力加速度，则手机与手掌没有力的作用，手机可能离开过手掌，故D正确。3.（2025·辽宁辽阳模拟）某同学站在力传感器上下蹲，力传感器上显示的图线可能是（）答案C解析：该同学在下蹲过程中，先加速后减速，先失重后超重。故选C。4.(2024年12月四川成都石室中学适应性测试)杭州亚运会跳台的跳水决赛中，中国运动员全红婵完美一跳裁判全给10分并获得冠军。如图1所示是她站在跳台踏板起跳的精彩瞬间，从她离开跳板开始计时，跳水过程中全红婵重心的图像可简化为如图2所示，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）A.运动员在过程中做自由落体运动B.运动员在过程中速度方向发生改变C.运动员在过程中处于超重状态D.运动员在时刻上浮至水面【答案】C【解析】．由图像可知，运动员在内向上运动，加速度为重力加速度，方向向下，做竖直上抛运动，故A错误；．由图像可知，运动员在过程中速度方向没有发生改变，故B错误；运动员在内向上运动，加速度为重力加速度，根据图像的切线斜率表示加速度，过程中加速度与重力加速度方向相反，运动员处于超重状态，故C正确；根据图像的面积表示位移可知，运动员在时运动到水下最低点，故D错误；5.（2024河北邯郸一模）生活中有很多跟物理相关的问题，我们可以利用所学知识对这些问题进行分析，例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，最后静止（物体始终没有离开手）。关于物体的运动分析正确的是（）A.物体所受支持力始终大于重力，物体始终处于超重状态B.物体一直向上运动，所以不会出现失重状态C.物体所受支持力始终对物体做正功D.物体的机械能不变【参考答案】C【名师解析】平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，最后静止，可知物体先向上做加速运动，加速度向上，物体所受支持力大于重力，物体处于超重状态，后向上做减速运动，加速度向下，物体所受支持力小于重力，物体处于失重状态，故AB错误；物体所受支持力方向与运动方向相同，为竖直向上，可知物体所受支持力始终对物体做正功，故C正确；物体的动能不变，重力势能增大，故物体的机械能增大，故D错误。6.(2024山西晋城期末)如图所示是山西八泉峡的观光电梯，该电梯依山体竖直而建，最大运行速度为4m/s。电梯先由静止加速，再匀速，最后减速到停止，让乘客在208m的运动过程中欣赏山谷美景。以下说法正确的是（）A.电梯加速上升过程中，乘客重力变大B.电梯减速下降过程中，乘客重力变小C.电梯加速下降过程中，乘客处于超重状态D.电梯减速上升过程中，乘客处于失重状态【参考答案】D【名师解析】．电梯加速上升过程中，乘客重力不变，选项A错误；电梯减速下降过程中，乘客重力也不变，选项B错误；电梯加速下降过程中，加速度向下，则乘客处于失重状态，选项C错误；电梯减速上升过程中，加速度向下，则乘客处于失重状态，选项D正确。7.（2024云南靖江重点高中期初测试）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【参考答案】D【名师解析】无论是让容器自由下落，还是竖直上抛，水和容器都是处于完全失重状态，运动情况相同。所以不管怎样，水都不会漏下来，所以ABC错误，D正确。8.(2024陕西宝鸡期末)蹦床是一项运动员利用从蹦床反弹中表现杂技技巧的一项竞技运动，它属于体操运动的一种。如图所示，已知该运动员以大小为8m/s的初速度竖直向上离开蹦床，重力加速度大小为g（），若不计空气阻力，运动员可视为质点，从离开蹦床算起，则下列说法不正确的是（）A.运动员在空中处于完全失重状态B.运动员到达最高点时恰好处于平衡状态C.运动员到达最高点运动时间为0.8sD.运动员上升的最大高度为3.2m【参考答案】B【名师解析】运动员在空中加速度为向下的g，处于完全失重状态，选项A正确，不符合题意；运动员到达最高点时受合力为mg，则不是处于平衡状态，选项B错误，符合题意；运动员到达最高点运动时间为选项C正确，不符合题意；运动员上升的最大高度为选项D正确，不符合题意。9.（2024山东泰安期末）如图甲所示，一升降机顶部有一个用轻绳悬挂小球。t=0时刻，升降机由静止开始竖直向下做直线运动，取竖直向下为正方向，其位移时间图像如图乙所示，其中在时间内为直线。则下列说法中正确的是（）A.小球在0~t1时间内处于超重状态B.小球在t1~t2时间内处于超重状态C.小球在在t1~t2时间内处于失重状态D.小球在在t2~t3时间内处于超重状态【参考答案】D【名师解析】图像中，图像上某点切线斜率的绝对值表示速度大小，可知，0~t1时间内，升降机向下做加速运动，加速度方向向下，小球处于失重状态，故A错误；时间内为直线，图像的斜率不变，即升降机做匀速直线运动，加速度为0，小球处于平衡状态，既不超重又不失重，故BC错误；t2~t3时间内，图像的斜率逐渐减小，可知，t2~t3时间内，升降机向下做减速运动，加速度方向向上，小球处于超重状态，故D正确。10．（2024辽宁部分重点高中3月联考）如图所示，体重为50kg的中学生在乘坐电梯时，手里拿着一个由轻质弹性细绳（绳上弹力变化满足胡克定律）和质量为0.1kg的小球构成的玩具，此时他发现轻质弹性细绳的伸长量为电梯静止时的，重力加速度g取。下列说法正确的是（）A．该中学生处于超重状态 B．该中学生对电梯地板的压力大小为501NC．电梯可能加速下降，加速度大小为 D．电梯可能减速上升，加速度大小为【参考答案】．D【名师解析】电梯静止不动时，小球受力平衡，有，电梯运行时，由牛顿第二定律有，解得加速度大小为，方向竖直向下，所以电梯可能加速下降或减速上升，该中学生处于失重状态，A、C项错误，D项正确；对该中学生和玩具构成的系统进行受力分析，由牛顿第二定律有，电梯地板对该中学生的支持力大小，由牛顿第三定律可知，该中学生对电梯地板的压力大小为400.8N，B项错误。11..(2024广东中山高一期末)引体向上是高中学生体质健康标准的测试项目之一，如图甲所示，质量为的某同学，双手抓住单杠做引体向上，在竖直向上运动过程中，其重心的速度随时间变化的图像如图乙所示，取，由图像可知，下列说法正确的是()A.时，他的加速度约为 B.，他的位移约为C.时，他正处于失重状态 D.时，他受到单杠的作用力大小为【参考答案】ABC【名师解析】图像的斜率表示加速度，内内图像近似一条直线，可认为，内学生做匀加速运动，时，他的加速度约为故A正确；图像与坐标轴围成的面积表示位移，，他的位移约为故B正确；时，图像的斜率为负，他的加速度方向向下，正处于失重状态，故C正确；时，根据牛顿第二定律解得故D错误｡12.（2024安徽六校期末联考）某海洋馆中的“海豚顶球”节目因其互动性强而深受小朋友们的喜爱.如图所示为一海豚把球顶向空中，并等其落下。下列说法正确的是（）A.球在最高点时受到重力和海豚对它的顶力作用B.球在最高点时速度和加速度都为零C.球在上升过程中处于超重状态D.球在下落过程中处于失重状态【参考答案】.D【名师解析】海豚把球顶向空中后，球只在重力作用下运动，球在最高处只受到重力，选项A错误；球上升到最高点时只受重力作用，速度为零，加速度为g，选项B错误；球在上升过程中只受到重力的作用，有向下的加速度，处于失重状态，选项C错误；球在下落过程中只受到重力的作用，加速度为g，加速度的方向向下，处于失重状态，选项D正确.

1.（2024安徽阜阳重点高中3月质检）如图所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个质量均为1kg的物体A、B（B物体与弹簧栓接），弹簧的劲度系数为，初始时系统处于静止状态。现用一方向竖直向上的拉力F作用在物体A上，使物体A开始向上做加速度的匀加速直线运动，重力加速度g取，空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（）A.外力F刚施加的瞬间，F的大小为4NB.当弹簧压缩量减小到0.3m时，A、B间弹力大小为1.2NC.A、B分离时，A物体的速度大小为D.B物体速度达到最大时，B物体的位移为0.40m【参考答案】C【名师解析】开始时解得弹簧压缩量x0=04m外力F刚施加的瞬间解得F=8N选项A错误；当弹簧压缩量减小到0.3m时，对AB整体对A解得A、B间弹力大小为FAB=1N选项B错误；当AB分离时，两者之间的弹力为零，则对B解得x2=0.28m此时A的速度选项C正确；B物体速度达到最大时，则解得x3=0.2m则B物体的位移为s=x0-x3=0.20m选项D错误。2.（2024江苏南京大厂高中质检）如图所示，一轻弹簧的一端固定在倾角为的光滑斜面底端，另一端连接一质量为3kg的物块A，系统处于静止状态。若在斜面上紧靠A上方处轻放一质量为2kg的物块B，A、B一起向下运动到最低点P（图中P点未画出），然后再反向向上运动到最高点，对于上述整个运动过程，下列说法正确的是（已知，，重力加速度g取）（）A.两物块沿斜面向上运动的过程中弹簧可能恢复原长B.在物块B刚放上的瞬间，A、B间的弹力大小为12NC.在最低点P，A、B间的弹力大小为16.8ND.在最低点P，弹簧对A的弹力大小为30N【参考答案】C【名师解析】根据系统机械能守恒可知，A、B一起反向向上运动到最高点为一开始A处于静止的位置，则两物块沿斜面向上运动的过程中弹簧不可能恢复原长，故A错误；在物块B刚放上的瞬间，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得解得以B为对象，根据牛顿第二定律可得联立解得A、B间的弹力大小为故B错误；CD．在最低点P，根据对称性可知，此时A、B的加速度方向沿斜面向上，大小为以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得解得弹簧对A的弹力大小为以B为对象，根据牛顿第二定律可得解得A、B间的弹力大小为故C正确，D错误。3.（2024河北安平中学自我提升）如图所示，A、B两个木块静止叠放在竖直轻弹簧上，已知，轻弹簧的劲度系数为100N/m。若在木块A上作用一个竖直向上的力F，使木块A由静止开始以的加速度竖直向上做匀加速直线运动，从木块A向上做匀加速运动开始到A、B分离的过程中。弹簧的弹性势能减小了，重力加速度g取。下列判断不正确的是（）A.木块A向上做匀加速运动的过程中，力F的最大值是12NB.木块A向上做匀加速运动的过程中，力F的最小值是4NC.从A向上做匀加速运动到A、B分离的过程中，力F对木块做功为D.从A向上做匀加速运动到A、B分离的过程中，力F对木块做功为【参考答案】D【名师解析】对A、B整体分析，根据牛顿第二定律可得弹簧开始时被压缩，向上做加速运动，a不变，弹簧弹力逐渐变小，则力F逐渐增大。对A分析，根据牛顿第二定律有a不变，力F逐渐增大，则B、A间的弹力逐渐减小，当B、A间的弹力减小为零时，力F达到最大值保持不变，所以力F的最小值为力F的最大值为故AB正确；A、B静止时，根据胡克定律可得，弹簧的压缩量为A、B分离瞬间，对B分析，根据牛顿第二定律有解得，此时弹簧的压缩量为设A、B分离时的速度为v，则根据运动学规律有整个过程中，根据功能关系可得解得，从A向上做匀加速运动到A、B分离的过程中，力F对木块做功为故C正确，D错误。4．（2024年4月北京东城区模拟）如图所示静止于水平地面的箱子内有一粗糙斜面，将物体无初速放在斜面上，物体将沿斜面下滑。若要使物体相对斜面静止，下列情况中不可能达到要求的是A．使箱子沿水平方向做匀加速直线运动B．使箱子做自由落体运动C．使箱子沿竖直向上的方向做匀加速直线运动D．使箱子沿水平面内的圆轨道做匀速圆周运动【答案】C【解析】将物体无初速放在斜面上，物体将沿斜面下滑。若要使物体相对斜面静止，可以使箱子沿水平向右方向做匀加速直线运动，可以使箱子做自由落体运动，使箱子沿水平面内的圆轨道做匀速圆周运动。若使箱子沿竖直向上的方向做匀加速直线运动，不能使物体相对斜面静止，C符合题意，选择C。5.（2023年7月重庆名校期末）如图所示，用水平恒力推小车使之与货物一起做匀加速直线运动，小车质量为M，货物的质量为m，它们的共同加速度为a。货物与小车间的动摩擦因数为μ，小车与地面间的摩擦力不计。在运动过程中（）A.水平恒力的大小为(M＋m)a B.小车对货物的摩擦力大小一定为μmgC.小车对货物的作用力大小为ma D.小车受到的合力为0【参考答案】A【名师解析】对小车合货物的整体，由牛顿第二定律可得水平恒力的大小为F=(M＋m)a选项A正确；小车与货物间的摩擦力为静摩擦力，即小车对货物的摩擦力大小不一定为μmg，选项B错误；对货物分析可知，小车对货物的摩擦力大小为f=ma车对货物的作用力大小选项C错误；小车做加速运动，则受到的合力不为0，选项D错误。6.（2024河北衡水名校协作体期末联考）如图所示，一只质量为的长方体形空铁箱在水平拉力作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱内一个质量为的木块恰好相对于铁箱静止在后壁上。铁箱与水平面间的动摩擦因数，木块与铁箱后壁间的动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，木块可视为质点，重力加速度取。求：（1）水平拉力的大小；（2）当铁箱速度为时撤去拉力，经时间木块恰好落到铁箱底部右端。则铁箱的长度是多少？【参考答案】（1）；（2）【名师解析】（1）由题可知，木块恰好相对于铁箱静止在后壁上，则有对铁箱有联立解得（2）当铁箱的速度为时撤去拉力，木块做平抛运动，铁箱做匀减速直线运动，故木块的水平位移为铁箱的位移为解得故铁箱的长度为7.（2024山东临沂重点高中质检）如图所示，物体A、B质量分别为m、2m，叠放在轻质弹簧上（弹簧下端固定于地面上，上端和物体A拴接）。对B施加一竖直向下、大小为F的外力，使弹簧再压缩一段距离（弹簧始终处于弹性限度内）后物体A、B处于平衡状态。已知重力加速度为g，F>3mg。现突然撤去外力F，设两物体向上运动过程中A、B间的相互作用力大小为FN，则在A、B分离前，下列说法正确的是（）A.刚撤去外力F时，B.弹簧弹力等于F时，C.两物体A、B在弹簧恢复原长之前分离D.弹簧恢复原长时FN=2mg【参考答案】B【名师解析】刚撤去外力F时，由牛顿第二定律，对A、B组成的整体有F=3ma1对物体B有FN-2mg=2ma1联立解得故A错误；弹簧弹力等于F时，对A、B组成的整体有F-3mg=3ma2对物体B有FN-2mg=2ma2联立解得故B正确；当A、B恰好分离时，A、B间相互作用力为0，对B有2mg=2ma，a=gA的加速度也为g，根据牛顿第二定律分析可知弹簧恰好恢复到原长，故C、D错误。8（2023湖南新高考教研联盟第二次联考）图所示，一足够长的光滑斜面，倾角为，一弹簧上端固定在斜面的顶端，下端与物体b相连，物体b上表面粗糙，在其上面放一物体a，a、b间的动摩擦因数为，将物体a、b从O点由静止释放，释放时弹簧恰好处于自由伸长状态，当b滑到A点时，a刚好相对b开始滑动；滑到B点时a刚好从b上滑下，b也恰好速度为零，设a、b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列对物体a、b运动情况的描述正确的是（）A.从O到A的过程中，两者一直加速B.经过A点时，两者加速度大小是，方向沿斜面向下C.从A到B的过程中，两者的加速度都在减小，速度也都在减小D.经过B点，a掉下后，b开始反向运动且能滑到开始下滑的O点的上方【参考答案】.D【名师解析】在点、恰好产生相对滑动，静摩擦力达到最大，又，则此时整体处于减速状态，错误；在点对有，得，方向沿斜面向上，B错误；从到，做匀減速运动，做加速度增大的减速运动，C错误；从到过程中对做正功，故一定能返回到点的上方，D正确。故选D。9（2023云南昆明云南师大附中质检）如图所示，物块A、B的质量均为m，物块C的质量为2m。A放在一劲度系数为的轻弹簧上，B、C通过一根轻绳绕过一轻质光滑定滑轮相连，B叠放在A上，用手托起C使绳子处于伸直但不拉紧的状态。某一时刻突然释放C，一段时间后A、B分离，此时C未触地，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.刚释放C瞬间，A、B间的弹力大小为B.A、B分离时，A、B的加速度为C.A、B分离时，A、B上升的高度为D.A速度最大时，相对起始位置上升了【参考答案】BCD【名师解析】刚释放C瞬间，弹簧弹力对整体有对A有解得，故A错误；A、B分离时，对B、C有，解得，故B正确；A、B分离时，对A有，解得。由，解得，故C正确；A速度最大时，A所受合力为0，则有由解得，故D正确。10.(2023湖南怀化名校联考)如图所示，A、B、C三个物体静止叠放在水平桌面上，物体A的质量为2m，B和C的质量都是m，A、B间的动摩擦因数为μ，B、C间的动摩擦因数为，B和地面间的动摩擦因数为。设B足够长，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平向右的拉力F，则下列判断正确的是（  ）A.若A、B、C三个物体始终相对静止，则力F不能超过B.当力时，A、B间的摩擦力为C.无论力F为何值，B的加速度不会超过D.当力时，B相对A滑动【参考答案】D【名师解析】A、B间的最大静摩擦力为B、C间的最大静摩擦力为B与地面的最大静摩擦力为若A、B、C三个物体始终相对静止，则三者一起向右加速，对整体根据牛顿第二定律可知假设C恰好与B相对不滑动，则对C有解得设此时A与B间的摩擦力为f，对A有解得表明C达到临界时A还没有到达临界值，故要使三者始终相对静止，则F不能超过，故A错误；当时，由整体可知解得代入解得，故B错误；当F较大时，A与C会相对于B滑动，B的加速度达到最大，当A与B相对滑动时，C早已相对于B发生相对滑动，则B受到A的摩擦力向前，B受到C的摩擦力向后，B受到地面的摩擦力向后，对B有解得故C错误；B相对A滑动时，C早已相对于B发生相对滑动，对AB整体对A研究得解得故当拉力大于时，B相对A滑动，故