27版53高中同步新教材必修第一册人教物理练习册第四章　超重和失重

第四章运动和力的关系基础过关练6超重和失重题组一对超重和失重的理解1.有关超重和失重,以下说法中正确的是

()A.物体处于超重状态时,所受重力增大,物体处于失重状态时,所受重力减小B.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态C.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机必定处于下降过程D.在不计空气阻力的情况下,竖直向上抛出的物体,处于完全失重状态

D

解析无论物体处于超重还是失重状态,物体所受的重力都是不变的,A错误;游泳运动员仰卧在水面静

止不动时处于平衡状态,B错误;沿竖直方向运动的升降机失重时,加速度方向一定向下,升降机可能加

速下降,也可能减速上升,C错误;在不计空气阻力的情况下,竖直向上抛出的物体加速度为重力加速度,

因此其处于完全失重状态,D正确。题组二超重和失重现象分析2.[2026浙江嘉兴茅盾中学模拟]如图所示,升降机地板上站着一个重力为G=600N的人。当他对地板的

压力FN=550N时,升降机可能

()

A.加速下降

B.静止

C.匀速下降

D.匀速上升

A

解析由牛顿第三定律可知,地板对人的支持力为550N,小于人的重力600N,升降机处于失重状态,加

速度方向向下,升降机加速下降或减速上升,故选A。3.[2026广东茂名月考]如图所示为举重运动员参加抓举比赛时的情境,运动员从图示状态由静止向上

站起直至站立的过程中,下列说法正确的是

()

A.手对杠铃的作用力大于杠铃对手的作用力B.运动员对地面的压力先大于地面对运动员的支持力后小于地面对运动员的支持力C.杠铃先失重后超重D.杠铃先超重后失重

D

解析手对杠铃的作用力和杠铃对手的作用力是一对相互作用力,大小总是相等,A错误;运动员对地面

的压力和地面对运动员的支持力是一对相互作用力,大小总是相等,B错误;运动员站起的过程,杠铃先

向上加速后向上减速,加速度先向上后向下,杠铃先超重后失重,C错误,D正确。4.[多选题][2026河北衡水冀州中学月考]蹦极是常见的一项极限运动,参加体验的人双脚绑着一条长长

的弹性绳,当人从台上跳下后弹性绳逐渐被拉长到最长又向上弹回的过程中,不计空气阻力,下列说法

正确的是

()

A.人刚跳下时,人做匀加速运动,处于失重状态B.当弹性绳被拉直时,人开始做匀减速运动C.当弹性绳被拉到最长时,人的速度为零,此时加速度也为零D.人往回弹的过程中,人先处于超重状态后处于失重状态

AD

解析人刚跳下时,弹性绳弹力为零,人做匀加速运动,加速度方向向下,处于失重状态,A正确;当弹性绳

被拉直时,弹性绳的弹力小于人的重力,人向下做加速度减小的加速运动,B错误;当弹性绳被拉到最长

时,人的速度为零,弹性绳的弹力大于人的重力,人具有向上的加速度,C错误;人往回弹的过程中,弹性绳

的弹力先大于人的重力,后小于人的重力,人先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,

故先处于超重状态后处于失重状态,D正确。5.[2025江苏淮安开学考试]如图所示为跳伞者在竖直下降过程中速度v随时间t变化的图像,则跳伞者

()

A.0~t1时间内,处于超重状态B.0~t1时间内,所受阻力变大C.t1~t2时间内,加速度变大D.t2时刻,开始打开降落伞

B

解析

0~t1时间内,跳伞者加速运动,加速度向下,处于失重状态,A错误;v-t图线的斜率表示加速度,由图

像可知,0~t1时间内,跳伞者加速度在减小,根据mg-f=ma,可知所受阻力变大,B正确;t1~t2时间内,图线斜率

的绝对值减小,加速度变小,C错误;由图可知,t1时刻跳伞者速度开始减小,可知t1时刻开始打开降落伞,D

错误。6.[多选题][2026四川遂宁期末]一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼,其位移x与时间t的关系图像如图

所示,t1~t2段为直线。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,乘客处于失重状态B.t1~t2时间内,v减小,FN=mg,乘客处于平衡状态C.t2~t3时间内,v增大,FN<mg,乘客处于失重状态D.t2~t3时间内,v减小,FN>mg,乘客处于超重状态

AD

题图解读

解析在x-t图像中,图线切线的斜率k=

=v,乘客乘坐竖直电梯下楼,取竖直向下为正方向,0~t1时间内,斜率在变大,且位移为正,则电梯加速下降,乘客处于失重状态,故FN<mg,A正确;t1~t2时间内,斜率不变,电

梯做匀速直线运动,乘客处于平衡状态,FN=mg,B错误;t2~t3时间内,斜率在减小,且位移为正,则电梯减速

下降,乘客处于超重状态,故FN>mg,C错误,D正确。题组三超重和失重的计算7.[2025浙江强基联盟月考]火箭发射时,航天员要承受超重的考验。假设某火箭发射的过程中,有一段

时间加速度达到了3g(g为重力加速度,g取10m/s2),重700N的航天员,在该超重的过程中需要的支持力

是

()A.700N

B.1400N

C.2100N

D.2800N

D

解析在该超重的过程中,根据牛顿第二定律有FN-mg=ma,可得支持力FN=4mg=2800N,故选D。8.[多选题][2026广东东莞期末]某举重运动员在力传感器上训练做“下蹲”“站起”动作,某段时间内

力传感器的示数随时间变化的图像如图所示。由稳定的站姿到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程,由稳定

的蹲姿到稳定的站姿称为“站起”过程,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是

()

A.“下蹲”过程始终处于失重状态,“站起”过程始终处于超重状态

BD

B.“下蹲”过程中,该运动员先处于失重状态后处于超重状态C.该运动员在6s内完成了两次“下蹲”和两次“站起”动作D.这段时间内,该运动员加速度的最大值为6m/s2

解析在“下蹲”过程中,该运动员向下先加速后减速,所以在“下蹲”过程中,该运动员先处于失重

状态,后处于超重状态;在“站起”过程中,该运动员向上先加速后减速,所以“站起”过程中,该运动员

先超重后失重,故A错误,B正确。根据上面的分析可知,该运动员在6s内完成了一次“下蹲”和一次

“站起”动作,故C错误。由图可知,在这段时间内,该运动员受到的最大支持力为1600N,受到的最小

支持力为400N,该运动员的重力为1000N,所以该运动员的质量为m=

=100kg,设在“下蹲”过程中向下的最大加速度为a,根据牛顿第二定律可得mg-Fmin=ma,解得a=6m/s2;设在“下蹲”过程中减速的最

大加速度为a',根据牛顿第二定律有Fmax-mg=ma',解得a'=6m/s2,故D正确。9.[多选题][2026福建厦门集美中学测试]随着科技的发展,手机的功能越来越多,如图所示是某同学随质

量为100kg货物乘坐电梯时利用手机软件制作的v-t图像(竖直向上为正方向),重力加速度g取10m/s2,下

列判断正确的是

()

A.0~10s内,货物处于失重状态B.30~36s内,货物处于失重状态C.0~46s内货物上升的距离为34m

BD

D.前10s内电梯对货物的支持力恒为1010N解析

v-t图像中图线的斜率表示加速度,前10s内货物的加速度为a=

=

m/s2=0.1m/s2,加速度向上,货物处于超重状态;30~36s内图线的斜率为负,可知货物的加速度向下,货物处于失重状态,故A错误,B

正确;v-t图线与时间轴围成的面积表示位移,则0~46s内货物上升的距离为x=

×1m-

×1.2m=22m,C错误;前10s内,根据牛顿第二定律有FN-mg=ma,解得FN=1010N,可知电梯对货物的支持力为

1010N,D正确。10.[多选题][2025广东深圳月考]质量为60kg的同学做“引体向上”的上升过程大致可以看作先做匀

加速运动,再做匀减速运动到达最高点,上升总高度为0.60m,向上加速的时间为1.2s,向上减速的时间

为0.4s,重力加速度g取10m/s2。关于整个过程,下列说法正确的有

()

A.该同学先超重后失重B.运动过程中最大速度等于

m/sC.加速和减速过程加速度大小之比等于1∶3

AC

D.加速和减速过程手臂承受的拉力之比等于3∶1解析该同学先向上加速后向上减速,加速度先向上后向下,该同学先超重后失重,A正确;由题可知运

动过程中总位移为x=

(t1+t2),解得最大速度v=0.75m/s,B错误;加速和减速过程加速度大小之比为

=

=

=

=

,C正确;根据牛顿第二定律,加速过程有F1-mg=ma1,减速过程有mg-F2=ma2,联立可得

=

,D错误。创新题型创新点改变物体运动状态使其处于失重状态11.[多选题][2025湖北孝感期末]如图所示,质量为0.4kg的物体A放在一个截面为矩形的静止木箱内,A

和木箱水平底面之间的动摩擦因数为0.8。A的右边被一根轻弹簧用3N的水平拉力向右拉着而保持静

止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2。则下列说法正确的是

()

A.若让木箱在竖直方向向下运动,弹簧一定能拉动A相对木箱运动B.若让木箱在竖直方向向上运动,弹簧可能能拉动A相对木箱运动C.若突然让木箱做自由落体运动,则开始运动瞬间A物体的加速度大小为7.5m/s2D.若突然让木箱做自由落体运动,则开始运动瞬间A物体的加速度大小为12.5m/s2

BD

解析由于fm=μFN,若要弹簧拉动A相对木箱运动,需要减小A物体对木箱的压力。由于超重或者失重考

虑的是物体在竖直方向上加速度的方向,所以木箱在向上或向下运动的过程中都可能处于失重状态,当

物体A对木箱的压力FN满足3N>μFN时弹簧才能拉动A相对木箱运动,故A错误,B正确。若突然让木箱

做自由落体运动,物体A处于完全失重状态,支持力、摩擦力突变为零(破题关键),则物体A只受到重力

和弹簧弹力(不发生突变)作用,则F合=

=5N,故加速度大小为a=

=12.5m/s2,C错误,D正确。能力提升练6超重和失重题组一对超重和失重的理解创新题型创新点三维空间的变速运动1.[2026福建龙岩期中]中国无人机表演技术处于全球领先地位,2025年6月以11787架无人机刷新了

“最多无人机组成的空中图案”吉尼斯世界纪录。某同学应用无人机搭载加速度传感器进行飞行测

试。图a为在测试软件中设定的x、y、z轴的正方向,其中z轴沿竖直方向,无人机开始时沿y轴正方向匀速飞行,0时刻起该同学进行变速操作,软件生成了图b中三个维度的a-t(加速度-时间)图像(沿坐标轴正

方向的加速度为正),可以推断0~4s的时间内无人机

（

）

B

B

A.沿x轴方向一直加速B.沿y轴方向的飞行速度有可能先减小再增大C.加速下降D.处于超重状态关键点拨速度方向与加速度方向相同时加速,速度方向与加速度方向相反时减速;加速度方向向上时超重,

加速度方向向下时失重。解析由图可知,0~2s内无人机有沿x轴负方向的速度,2~4s时间内沿x轴的加速度为正,则沿x轴方向不

是一直加速,A错误;无人机开始时沿y轴正方向匀速飞行,0~4s时间内沿y轴的加速度为负,速度有可能

先减小再反向增大,故B正确;0~2s时间内沿z轴的加速度向上,无人机加速上升,处于超重状态,2~4s时

间内沿z轴的加速度向下,处于失重状态,C、D错误。2.[多选题][2026北京人大附中统练]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。重力加速度g取10m/s2。由此可判断出

()

A.手机可能离开过手掌B.手机在t1时刻运动到最高点

AC

C.手机在t1~t2时间内处于超重状态D.手机在t1~t3时间内,受到的支持力先减小再增大解析手机在t3时刻之后的一段时间内加速度为-10m/s2,处于完全失重状态,此段时间内手机可能离开

手掌,A正确;手机在t1时刻向上的加速度最大,但仍要向上加速运动,则t1时刻没有运动到最高点,B错误;

手机在t1~t2时间内加速度向上,处于超重状态,C正确;t1~t2时间内加速度向上且不断减小,根据牛顿第二

定律有N-mg=ma,得N=ma+mg,可知支持力不断减小;t2~t3时间内加速度向下且不断增大,根据牛顿第二

定律有mg-N=ma,得N=mg-ma,可知支持力不断减小,D错误。题组二应用牛顿第二定律解决超重、失重问题3.[2025广东深圳月考]“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,劲度系数为k的弹性轻绳

的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,人再与固定在地面上的力传感器相连,传感器示

数为1200N。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经B点上升到最高位置C点,

在B点时速度最大。已知AB长为2m,人与装备(可视为质点)总质量m=80kg。忽略空气阻力,重力加速

度g取10m/s2。下列说法正确的是

()

A.在B点时,弹性轻绳的拉力为零B.经过C点时,人处于超重状态

C

C.弹性轻绳的劲度系数k为600N/mD.打开扣环瞬间,人在A点的加速度大小为12.5m/s2

解析打开扣环,人从A点由静止释放,人向上做加速度减小的加速运动,在B点时人的速度最大,则加速

度为零