类型16 单位制 超重与失重（解析版）

类型16:单位制超重与失重

知识点一、单位制........-...............................................-......1

知识点二、超重与失重....-................................................1

知识点三、完全失重......-................................................2

知识点四、实重和视重............................-.......................-......2

知识点五、判断超重和失重的方法...................3

知识点六、对超重和失重现象的理解........................................3

知识点一、单位制

(1)单位制由基本单位和导出单位组成。

(2)基本单位

基本量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是质量、口间、长度，它们的国际单位分别

是千克、杪、米。

(3)导出单位

由基本最根据物理去系推导出的其他物理量的单位。

知识点二、超重与失重

超重

(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)2迂物体所受重力的现象.

(2)产生条件：物体具有向上的加速度.

失重

(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)4立物体所受重力的现象.

(2)产生条件：物体具有向上的加速度.

知识点三、完全失重

(1)定义:物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象称为完全失重现象.

(2)产生条件：物体的加速度a=g,方向竖直向下.

知识点四、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士笠

王物体的重力.此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重.

知识点五、判断超重和失重的方法

(1)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.

（2）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.

知识点六、对超重和失重现象的理解

（1）发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力（或拉力）变大或变小了（即“视

重”变大或变小了）.

⑵物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关，而与速度方向无关.

（3）物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于〃心.

（4）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，如天平失效、浸在水中

的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等.

【基础巩固】

1.（2021年4月浙江三地市质检）下列物理量属于标量，且单位属于国际单位制导出单位的

是

A.位移、mB.电压、VC.电流、AD.力、N

【参考答案】C

【名师解析】下列物理量属于标量的是电压和电流，单位属于国际单位制导出单位的是伏特

（V）,选项C正确。

2.（2021百校联考冲刺卷1）小球在水中运动时受到水的阻力与小球运动速度的平方成正比,

即片U,则比例系数k的单位是

A.kgm2B.kgmC.kg/mD.kg/m2

【参考答案】C

【名师解析】由f=kv2,可知k的单位为kg-m/s2/（m/s）2=kg/m,选项C正确。

3.（2021湖南长沙期末）物理是一门以实验为基础的学科，要用到很多测量仪器，下列哪种仪

器测量的不是国际单位制中的基本量（）

A.弹簧测力计C.秒表D.螺旋测微器

【参考答案】A

【名师健析】弹簧测力计测量的是力，而力不是国际单位制中的基本量，即弹簧测力计测量的

不是国际单位制中的基本量，选项A正确。天平是测量质量的仪器，质量是国际单位制中的

基本量；秒表是测量时间的仪器，时间是国际单位制中的基本量；螺旋测微器是测量长度的仪

器，长度是国际单位制中的基本量。

4.（2021年4月浙江稽阳联考）下列物理量矢量，且单位是国际单位制的是

A.电流、AB.位移、cmC.功、JD.力、N

【参考答案】Do

【命题意图】本题考查国际单位制和物理量的矢量与标量及其相关知识点。

【解题思路工由于电流和功是标量，可排除选项AC；位移的国际单位制单位是米（m）,力

的国际单位制单位是牛（N）,选项B错误D正确。

【易错警示】解答此题常见错误主要有：一是认为电流有方向，是矢量，导致错选A；二是把

国际制单位与国际单位制的主单位混淆，导致错选B；三是把功的正负误认为功是矢量，导致

错选C。

5.（2021江苏高考仿真模拟3）第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，正式更新

包括国际标准质量单位“千克”在内的四项基本单位定义。若以尸表示力，。表示加速度，x表

示位移，，表示时间，机表示质量，借助单位制可知速度u表达式，下列可能正确的是（）

C.匡A.VimB.、巨D.—

【参考答案】B【名师解析】.将力F、时间t、位移x和质量〃?的单位代入公式看得到的单位

是否和速度u的单位一致；还可以根据尸=〃心，〃=v=-,工=且二或，将公式的物理量

ttla

全部换算成基本物理量的单位来判断。故选项A、C、D错，选项B正确。

【能力提升】

6.（2021浙江稽阳联谊学校联考模拟）绍兴市S区奥体中心举行CH杯全国蹦床锦标赛，对于如

图所示蹦床比赛时运动员的分析，下列说法中正确的是（）

A.运动员在蹦床上上升阶段，一直处于超重状态

B.运动员在蹦床上加速上升阶段，蹦床的弹性势能增大

C.运动员离开蹦床在空中运动阶段，一直处于失重状态

D.运动员离开蹦床在空中运动阶段，重力势能一直增大

【参考答案】.C

【命题意图】本题以蹦床锦标赛为情景，考查牛顿第二定律、超重和失重、机械能及其相关

的知识点。

【解题思路】运动员在蹦床上上升阶段，先加速向上运动后减速向上运动，减速向上运动加速

度向下，处于失重状态，选项A错误；运动员在蹦床上加速上升阶段，蹦床的弹力对运动员

做功，蹦床的弹性势能减小，选项B错误；运动员离开蹦床在空中运动阶段，只受重力作用，

加速度向下，一直处于失重状态，选项C正确；运动员离开蹦床在空中运动上升阶段，动能

转化为重力势能，重力势能增大，在空中运动下降阶段，重力势能转化为动能，重力势能减小，

选项D错误。

【方法归纳】判断超重或失重的方法是：当物体具有向下的加速度时，处于失重状态；具有向

上的加速度时，处于超重状态。

7.（2021浙江绍兴模拟）如图所示，橡皮膜包住空心塑料管的底端，细线将橡皮膜固定密封,

用手竖直握住塑料管保持静止状态，先将水从塑料管顶端倒入并灌至整管的三分之二处，然后

在管顶处加一个多孔的瓶盖，此时橡皮膜突出成半球状，现用力将塑料管向上加速提升一段距

离，再减速上升直至速度为零，则（）

帝孔祝X

「箜料管

.善..，水

^^--像支健

A.加速上升时塑料管处于失重状态

B.加速上升时橡皮膜底部进一步向下突出

C.减速上升时塑料管处于超重状态

D.减速上升时塑料管内的水面将下降

【参考答案】B

【名师解析】

加速上升时，塑料管的加速度向上，处于超重状态，故A错误；对塑料管中的水分析可知,

加速上升时，由于液体超重，液体受到的支持力变大，由牛顿第三定律可知，液体对橡皮膜的

压力增大，故橡皮膜底部进一步向下突出，故B正确；减速上升时，加速度向下，故塑料管

处于失重状态，故C错误；减速上升时，管中液体处于失重状态，塑料管内的水面将上升,

故D错误。

【关键点拨】明确超重和失重的性质，知道物体加速度向下时为失重状态，加速度向上时为超

重状态。木题考查超重和失重现象的应用，要注意分别对塑料管和管中的水进行分析，注意根

据牛顿第二定律分析解答。

8.如图所示，台秤上有一装水容器，容器底部用一质量不计的细线系住一个乒乓球.某时刻

细线断开，乒乓球向上加速运动，在此过程中，关于台秤的示数与线断前相比的变化情况及原

因.下列说法正确的是（）

A.由于乒乓球仍在容器中，所以示数与细线断前相同需阖

B.细线断后不再向上提拉容器底部，所以示数变大、g爨,

C.细线断后，乒乓球有向上的加速度，处于超重状态，故示数变大（XJ

D.容器、水、乒乓球整个系统的重心加速下移，处于失重状态，所以示数变小上乂

【参考答案】D

【名师解析】.乒乓球加速上升，整个系统重心加速下移，处于失重状态，故D正确.

9.如图所示，是某同学站在压力传感器上，做下蹲一起立的动作时记录的力随时间变化的图线,

纵坐标为力（单位为牛顿），横坐标为时间.由图线可知（

A.该同学做了两次下蹲一起立的动作

B.该同学做了一次下蹲一起立的动作

C.下蹲过程中人处于失重状态

D.下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态

【参考答案】B

【名师解析】

.在一次下蹲过程中，该同学要先后经历失重状态和超重状态，所以对压力传感潜的压力先小

于自身重力后大于自身重力，而在一次起立过程中，该同学又要先后经历超重状态和失重状态,

所以对压力传感器的压力先大于自身重力后小于自身重力，所以题图记录的应该是一次下蹲一

起立的动作.

10.（浙江新高考2021年4月选考科目物理试题）如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作,

下列F-t图像能反应体重计示数随时间变化的是

【名师解析】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，此时人对传感器的压刀小于人的重力的大小：在减速下蹲的

过程中，加速度方向向上，处于超重状态，此时人对传感器的压力大于人的重力的大小，故C

正确，A、B、。错误；

故选C。

【点睛】人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，在减速下蹲的过程中，加

速度方向向上，处于超重状态。

11.(2021浙江省效实中学高二期中)如图所示，下列数据的单位属于国际单位制中基本单位的

是()

北京到重庆的直线打点计时器打点

距离约1300km时间间隔0.02s

锂电池电动於3.6V电容器电容1.0F

【答案】B

【解析】A.该图中数据单位km不是国际单位制中的基本单位，选项A错误；B.该图中数

据单位s是国际单位制中的基本单位，选项B正确；C.该图中数据单位V不是国际单位制中

的基本单位，选项C错误；D.该图中数据单位F不是国际单位制中的基本单位，选项D错

误；故选B。

12.(202()•浙江省杭州高级中学高三模考)下列说法中正确的是()

A.R=p^E=£分别是电阻和场强的定义式

B.力的单位(N)、电流的单位(A)均是国际单位制中的基本单位

C.质点做曲线运动时，可能在相等的时间内速度变化相等

D.当加速度与速度同向时，若加速度减小，则物体的速度可能减小

【答案】C

【解析】A、公式R=p：是电阻的决定式，导体电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成

反比；公式E=；是电场强度的定义式，属于比值定义，与检验电荷受到的电场力及检验电荷的

电量均无关，故A错误.

B、电流的单位（A）国际单位制中的基本单位，力的单位（N）是复合单位.1N二lkg-m”2.故B错误.

C、质点做曲线运动时，可能在相等的时间内速度变化相等.比如匀速圆周运动，加速度恒指向

圆心，虽然加速度和速度的大小一直没变，但方向在一直均匀变化，所以完全有可能在相同时

间段内有相同的速度变化，可以说加速度不恒定，也可以TT速度的恒定变化；再比如平抛运动，

只受重力，加速度恒定，在相等的时间内速度变化相等，故C正确.

D、当加速度与速度同向时，速度就要增加;若加速度减.小，速度增加的变慢，但还在增加，故

D错误.

故选：Co

【点睛】在学习中一定要把定义式与决定式，定律式，定理式的区别搞清楚.

13.（2021•宁夏回族自治区银川一中高三三模）下列有关物理学史的说法中正确的是（）

A.开普勒利用万有引力定律测出了地球的质量

B.贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核也有复杂的内部结构

C.伽利略通过实验和逻辑推理说明了力是维持物体运动的原因

D.玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念

【答案】B

【解析】A.卡文迪许利用万有引力定律测出了地球的质量，A错误；

B.贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核也有复杂的内部结构，B正确；

C.伽利略通过实验和逻辑推理说明了力是改变物体运动的原因，C错误；

D.爱因斯坦在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，D错误。

故选B。

14.（20201・哈尔滨市.第一中学校高二期末）下列关于物理学史和物理研究方法的叙述中错误的

是（）

A.在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作

匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里应用了微元法

B.当△，非常小时，空就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，这里应用了极限法

Ar

C.伽利略借助实验研究和逻辑推理得出了自由落体运动规律

D.质点、光滑斜面是利用了等效替代法

【答案】D

【解析】A.在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段

近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里应用了微元法，选项A正确，不符

合题意；

Ar

B.当△，非常小时，f就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，这里应用了极限法，选项B正

Ar

确，不符合题意；

C.伽利略借助理想斜面实验研究和逻辑推理得出了自由落体运动规律，选项C正确，不符合

题意；

D.质点、光滑斜面是利用了理想模型法，选项D错误，符合题意。

故选Do

15.（2021•广西壮族自治区北流市实验中学高三开学考试）在物理学的发展过程中，科学的物理

思想与方法对物理学的发展起到了重要作用，下列关于物理思想和方法的说法中，错误的是

（）

A.合力与分力的关系体现了等效替换的思想

B.库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验都用了放大的思想

C.加速度〃一半、电场强度E—*都采用了比值定义法

A/q

D.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，能用实验直接验证

【答案】D

【解析】A.合力与分力的关系体现了等效替换的思想，故A正确，不符合题意；

B.库仑扭秤实验和卡文辿许扭秤实验都用了放大的思想，故B正确，不符合题意；

C.加速度〃=与、电场强度£=£都采用了比值定义法，故C正确，不符合题意；

Arq

D.牛顿第一定律是在实验的基础上经逻辑推理而得出的，采用的是实验加推理的方法，反映

了物体不受外力时的运动状态，而不受外力的物体不存在的，所以不能用实验直接验证，故D

错误，符合题意。

16.（2021.北京）物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。如关系

式〃=/既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了V（伏）与A（安）和O（欧）的

乘积等效。现有物理量单位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J（焦）、W（瓦）、C（库）、F（法）、

A（安）、。（欧）和T（特），由他们组合成的单位都与电压单位V（伏）等效的是

A.J/C和N/CB.C/F和Tm2/s

II

C.W/A和CTm/sD.W5C?和TAm

【参考答案】B

【名师解析】

由电场力功公式可知选项A中J/C与电压单位等效，而N/C是电场强度单位，选项A

错误；由电容量定义C=Q/U可知选项B中单位C/F与电压单位等效，由法拉第电磁感应定律

小可知，T・m2/s与电压单位等效，选项B正确；由电功率P=UI可知，W/A与电压单位等

效，而由洛伦兹力公式F二qvB可知，cTm/s与力的单位N等效，选项C错误；由功率公式

P=U2/R可知W7与电压单位等效，而由安培力公式F=BIL可知TAm与力的单位等效，

选项D错误。

17.（2021安徽高考）由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为卬和q2,其

间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为“二攵缪，式中Z为静电力常量。若用国际单

r~

位制的基本单位表示，Z的单位应为

A.kg-A2m3B.kg-A'2-mJ-s'4

C.kg-nr-C2D.Nn^A’

【参考答案】B

【名师解析】

将公式F=k吗变形可得k=—，若用国际单位制的基本单位表示，攵的单位应为NFRC?,

r%%

而IN二Ikgms",1C=1A$所以A的单位应为kg・A2m's',选项B正确。

18.（2021安徽）如图1所示，半径为，•均匀带电圆形平板，单位面积带电量为其轴线上

任意一点P（坐标为x）的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：E=2兀ko

1--,X_，方向沿X轴。

现考虑单位面积带电量为。。的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为，•的圆板，如图2

所示。则圆孔轴线上任意一点。（坐标为x）的电场强度为

B.27rh7（）---------

（八一

X

C.Inkao—

r

r

D.27rzzro—

【参考答案】A

【名师解析】

单位面积带电量为。。的无限大均匀带电平板，其x轴上任一点的电场强度都相等，与x无关。

分析题给的四个关系式，只有选项A当〃趋近于0时圆孔轴线上任意一点Q的电场强度是一

常数，所以选项A正确。

19.（2021广东七校联合体冲刺模拟）第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，正式

更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位。“千克”由量子力学中普朗克常数为基

准进行了重新定义。请用你学过的知识判断下列质量表达式（其中。、b为无单位常数，/为频

率，〃为普朗克常数，g为重力加速度，〃为速度）可能正确的是（）

A-af2B-a2f2

m=­:~-in=---

4bgu~4bgu

CafD.aIY

4bg~u2b\gu

【参考答案】A

【名师解析】频率v的单位是Hz即s",h的单位J・s,g的单位是m/s?,动能的单位是J,a、

b为无单位常数，代入各式可得。

八选项中等式右边的单位是2mzJ,出动能达达式Ek=：mv2,知IJ-kg・m2s口能得

到k