第06講 超重和失重（分層練習(xí)）2024-2025學(xué)年高一物理同步課堂（人教版2019必修第一冊(cè)）解析版

第第頁(yè)第06講超重和失重1．如圖所示，質(zhì)量為m的人站在體重計(jì)上，隨電梯以大小為a的加速度減速上升，重力加速度大小為g。下列說(shuō)法正確的是（

）A．人處于失重狀態(tài)，人對(duì)體重計(jì)的壓力大小為B．人處于超重狀態(tài)，人對(duì)體重計(jì)的壓力大小為C．人處于失重狀態(tài)，人對(duì)體重計(jì)的壓力大小為D．人處于超重狀態(tài)，人對(duì)體重計(jì)的壓力大小為【答案】A【詳解】人隨電梯以大小為a的加速度減速上升，加速度方向向下，人處于失重狀態(tài)；以人為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得可得則人對(duì)體重計(jì)的壓力大小為。故選A。2．如圖甲所示，在體重計(jì)上一同學(xué)下蹲和站起，體重計(jì)的示數(shù)變化如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（

）

A．a(chǎn)-b段對(duì)應(yīng)的是站起過(guò)程，b-c段對(duì)應(yīng)的是下蹲過(guò)程B．d-e段對(duì)應(yīng)的是站起過(guò)程，e-f段對(duì)應(yīng)的是下蹲過(guò)程C．a(chǎn)-c段對(duì)應(yīng)的是站起過(guò)程，d-f段對(duì)應(yīng)的是下蹲過(guò)程D．c點(diǎn)和d點(diǎn)處于蹲下?tīng)顟B(tài)，a點(diǎn)和f點(diǎn)處于直立狀態(tài)【答案】D【詳解】AC．根據(jù)圖乙可知，a-b段視重小于實(shí)重，b-c段視重大于實(shí)重，則可知a-c段對(duì)應(yīng)整個(gè)下蹲過(guò)程，即先加速向下，再減速向下，加速度先向下，再向上，先失重，后超重，故AC錯(cuò)誤；B．d-e段視重大于實(shí)重，e-f段視重小于實(shí)重，則可知d-f段對(duì)應(yīng)整個(gè)站起過(guò)程，即先加速向上，再減速向上，加速度先向上，再向下，先超重，后失重，故B錯(cuò)誤；D．根據(jù)以上分析可知，c點(diǎn)和d點(diǎn)處于蹲下?tīng)顟B(tài)，a點(diǎn)和f點(diǎn)處于直立狀態(tài)，故D正確。故選D。3．如圖，用手托住幾本教材，下列哪種情況下教材對(duì)手的作用力比教材的重力大（）

A．使書(shū)本勻速向上運(yùn)動(dòng) B．使書(shū)本勻速向下運(yùn)動(dòng)C．使書(shū)本勻減速向下運(yùn)動(dòng) D．使書(shū)本勻減速向上運(yùn)動(dòng)【答案】C【詳解】AB．使教材勻速向上、向下運(yùn)動(dòng)均處于平衡狀態(tài)，支持力等于重力大小，由牛頓第三定律可知壓力大小等于支持力大小，說(shuō)明教材對(duì)手的作用力與教材的重力大小相同，AB錯(cuò)誤；C．使教材勻減速向下運(yùn)動(dòng)，合力向上，支持力大于重力大小，教材對(duì)手的作用力比教材的重力大，C正確；D．使書(shū)本勻減速向上運(yùn)動(dòng)，合力向下，支持力小于重力大小，則教材對(duì)手的作用力比教材的重力小，D錯(cuò)誤；故選C。4．研究超重和失重現(xiàn)象時(shí)，在一個(gè)底端有小孔的塑料瓶中裝水，打開(kāi)瓶蓋后，有水從瓶底部的小孔流出．若不計(jì)空氣阻力，打開(kāi)瓶蓋后，水瓶在下列運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是A．水瓶自由下落過(guò)程中會(huì)有水從小孔中流出B．水瓶自由下落過(guò)程中瓶子里的水處于超重狀態(tài)C．將水瓶豎直向上拋出后，水瓶向上運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)有水從小孔中流出D．將水瓶豎直向上拋出后，水瓶向上運(yùn)動(dòng)時(shí)瓶子里的水處于超重狀態(tài)【答案】C【詳解】無(wú)論向哪個(gè)方向拋出或自由落體運(yùn)動(dòng)，拋出之后的物體都只受到重力的作用，加速度為g，處于完全失重狀態(tài)，此時(shí)水和容器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，它們之間沒(méi)有相互作用，水不會(huì)流出，所以ABD錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確．5．港珠澳大橋工程的技術(shù)及設(shè)備規(guī)模創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄，被譽(yù)為“超級(jí)大國(guó)的超級(jí)工程”。建造大橋過(guò)程中最困難的莫過(guò)于沉管隧道的沉放和精確安裝，每節(jié)沉管隧道質(zhì)量約8萬(wàn)噸，超過(guò)了一臺(tái)中型航母的質(zhì)量。若將該沉管在向下沉放過(guò)程中看成是減速運(yùn)動(dòng)，關(guān)于此過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A．沉管所受的合外力為0B．沉管所受合外力不為0，且方向向下C．該沉管處于超重狀態(tài)D．該沉管處于失重狀態(tài)【答案】C【詳解】AB．由題意知沉管減速下沉，有向上的加速度，根據(jù)牛頓第二定律可知合力向上，故A、B錯(cuò)誤；CD．因加速度向上，所以沉管處于超重狀態(tài)，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。6．為了節(jié)能，商場(chǎng)的自動(dòng)扶梯會(huì)在無(wú)人乘行時(shí)低速運(yùn)行，有人站上去時(shí)慢慢加速．自動(dòng)扶梯在下列運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，人處于超重狀態(tài)的是（）A．勻速上行B．勻速下行C．加速下行D．加速上行【答案】D【詳解】AB．勻速上行和勻速下行時(shí)，人處于平衡狀態(tài)，故AB錯(cuò)誤；C．加速下行時(shí)，人有豎直向下的加速度分量，人處于失重狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；D．加速上行時(shí)，人有豎直向上的加速度分量，人處于超重狀態(tài)，故D正確。故選D。7．“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)，如圖所示，a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)位置，b點(diǎn)是人靜止懸吊著時(shí)的平衡位置，c點(diǎn)是人能到達(dá)的最低點(diǎn)，則人在從P點(diǎn)下落到最低點(diǎn)c的過(guò)程中（）A．當(dāng)人運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)時(shí)，速度達(dá)到最大B．人到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，它的速度為零，加速度也為零C．人在pb段一直處于失重狀態(tài)D．人在bc段運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度逐漸變大【答案】CD【詳解】A．當(dāng)人運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)時(shí)，彈性繩拉力為零，人受到的合力向下，向下加速運(yùn)動(dòng)；在經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)，人受到的拉力與重力大小相等，方向相反，人的速度最大，故A錯(cuò)誤；B．c是人所到達(dá)的最低點(diǎn)，故c點(diǎn)速度為零，加速度不是零，方向豎直向上，故B錯(cuò)誤；C．人在pb段所受重力大于彈性繩的拉力，向下加速運(yùn)動(dòng)，一直處于失重狀態(tài)，故C正確；D．在bc段彈性繩的拉力大于人的重力，彈力越來(lái)越大，由，可知加速度逐漸變大，故D正確。故選CD。8．彈簧高蹺是一種新型的運(yùn)動(dòng)器材，如圖甲。某次，當(dāng)人抓住扶手用力向下蹬踏板壓縮彈簧后，人就豎直向上彈起，進(jìn)而帶動(dòng)高蹺跳躍，如圖乙，則下列說(shuō)法正確的是（忽略空氣阻力）（）A．彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí)，高蹺對(duì)人的作用力大于人的重力B．人豎直向上彈起過(guò)程中，一直處于超重狀態(tài)C．人豎直向上彈起過(guò)程中，踏板對(duì)人的作用力大小等于人對(duì)踏板的作用力大小D．人和高蹺離開(kāi)地面上升過(guò)程中處于完全失重狀態(tài)【答案】ACD【詳解】A．人從最低點(diǎn)加速豎直向上彈起，說(shuō)明高蹺對(duì)人的作用力大于人的重力，A正確；B．加速上升過(guò)程中，人處于超重狀態(tài)；減速上升過(guò)程中，人的加速度向下，處于失重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C．踏板對(duì)人的作用力和人對(duì)踏板的作用力是相互作用，所以大小相等，C正確；D．人和高蹺離開(kāi)地面上升過(guò)程中，僅受重力作用，處于完全失重狀態(tài)，D正確。故選ACD。9．在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計(jì)，電梯靜止時(shí)，王華同學(xué)站在體重計(jì)上，體重計(jì)示數(shù)為50kg（重力加速度為g）。電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，某一段時(shí)間內(nèi)王華同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖所示，在這段時(shí)間內(nèi)（）A．王華同學(xué)所受的重力變小了B．王華對(duì)體重計(jì)的壓力小于王華的重力C．電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng)D．電梯的加速度大小為，方向一定豎直向下【答案】BD【詳解】AB．體重計(jì)示數(shù)小于王華的重力，是由于王華對(duì)體重計(jì)的壓力變小了，所以王華在這段時(shí)間內(nèi)處于失重狀態(tài)，王華的重力沒(méi)有改變，故A錯(cuò)誤，B正確；C．王華處于失重狀態(tài)，加速度向下，可能向上減速運(yùn)動(dòng)，也可能向下加速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．以豎直向下為正方向，有解得方向豎直向下，故D正確。故選BD。10．我國(guó)選手朱雪瑩在2020年蹦床世界杯系列賽巴庫(kù)站女子網(wǎng)上個(gè)人決賽中英勇奪冠。若將彈簧床等效為豎直輕彈簧，一運(yùn)動(dòng)員在一次蹦床過(guò)程中從最低點(diǎn)由靜止豎直向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中（彈簧始終在彈性限度內(nèi)），其速度–時(shí)間圖像如圖所示，其中段為曲線，直線與曲線相切于c點(diǎn)，部分關(guān)于對(duì)稱。已知該運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為45kg，等效彈簧的勁度系數(shù)為，取，不計(jì)空氣阻力，則（）

A．時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)B．時(shí)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高處C．時(shí)彈簧的壓縮長(zhǎng)度為75cmD．0~0.3s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài)【答案】BC【詳解】A．由提圖可知，時(shí)運(yùn)動(dòng)員的速度達(dá)到最大，此時(shí)運(yùn)動(dòng)員受到彈簧的彈力與重力平衡，彈簧并不處在原長(zhǎng)狀態(tài)，A錯(cuò)誤；B．由于cd段為直線，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員在時(shí)離開(kāi)彈簧，此時(shí)速率為，故，即當(dāng)時(shí)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高處，B正確；C．由題可知，部分關(guān)于對(duì)稱，故曲線在和的斜率的絕對(duì)值相等，運(yùn)動(dòng)員的加速度大小相等，即根據(jù)牛頓第二定律可知解得，C正確；D．內(nèi)運(yùn)動(dòng)員豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)，加速度向上，運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài)，D錯(cuò)誤。故選BC。11．在學(xué)習(xí)了超重失重后，一同學(xué)用手機(jī)軟件測(cè)量乘電梯下樓過(guò)程中的加速度，得到如圖所示的圖線．已知時(shí)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說(shuō)法正確的是（）A．時(shí)電梯內(nèi)的乘客處于超重狀態(tài)B．時(shí)電梯內(nèi)的乘客處于超重狀態(tài)C．時(shí)間內(nèi)電梯勻速運(yùn)動(dòng)D．電梯下行的最大速度大于【答案】BCD【詳解】A．下樓過(guò)程，有由圖可知，時(shí)加速度大于零，乘客的重力大于支持力。處于失重狀態(tài)。時(shí)間內(nèi)加速度為零，電梯勻速運(yùn)動(dòng)，時(shí)加速度小于零，電梯內(nèi)的乘客處于超重狀態(tài)。故A錯(cuò)誤；BC正確；D．由圖可知，在t=9s時(shí)，加速度減小為零，此時(shí)電梯速度最大，圖中圖線與坐標(biāo)軸所圍面積表示電梯的速度變化，即故D正確。故選BCD。12．如圖甲所示，在升降機(jī)的頂部裝了一個(gè)能夠顯示拉力大小的傳感器，傳感器下方掛上一輕質(zhì)彈簧，彈簧下端掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球，若升降機(jī)在勻速運(yùn)行過(guò)程中突然停止，并以此時(shí)為零時(shí)刻，在后面一段時(shí)間內(nèi)傳感器顯示彈簧彈力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，g為重力加速度，則（）A．升降機(jī)停止前在向下運(yùn)動(dòng)B．0~t1時(shí)間內(nèi)小球處于失重狀態(tài)，速率不斷增大C．t2~t3時(shí)間內(nèi)小球處于超重狀態(tài)，速率不斷減小D．t2~t4時(shí)間內(nèi)小球處于超重狀態(tài)，速率先減小后增大【答案】CD【詳解】A．升降機(jī)在勻速運(yùn)行過(guò)程中突然停止，由于慣性，小球會(huì)繼續(xù)沿著原來(lái)得運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，時(shí)間內(nèi)，小球處于失重狀態(tài)，彈簧彈力由mg減小為0，說(shuō)明彈簧逐漸恢復(fù)原長(zhǎng)，升降機(jī)停止前在向上運(yùn)動(dòng)，小球在繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．時(shí)間內(nèi)，拉力小于重力，小球處于失重狀態(tài)，加速度的方向向下，與速度反向，則速度逐漸減小，故B錯(cuò)誤；CD．同理分析可得：時(shí)間內(nèi)，小球向上減速，加速度方向一直向下，小球處于失重狀態(tài)；時(shí)間內(nèi)，小球向下加速，加速度方向一直向下，小球處于失重狀態(tài)；時(shí)間內(nèi)，小球向下減速，加速度方向一直向上，小球處于超重狀態(tài)；時(shí)間內(nèi)，小球向上加速，加速度方向一直向上，小球處于超重狀態(tài)，故CD正確。故選CD。13．上海中心大廈是由美國(guó)Gensler建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所設(shè)計(jì)，總高度632m，是世界第二高建筑，游客乘坐世界最快觀光電梯從觀景臺(tái)下行開(kāi)始經(jīng)歷加速、勻速、減速的過(guò)程恰好到達(dá)地面只需70s，運(yùn)行的最大速度為10m/s。東東同學(xué)將一臺(tái)秤靜置于觀光電梯地板上，將質(zhì)量為2.4kg的物體放置于臺(tái)秤上，在電梯加速階段臺(tái)秤示數(shù)為22.8N，電梯減速運(yùn)動(dòng)到地面的時(shí)間為10s，若電梯加速、減速過(guò)程可視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度達(dá)到最大值，求:（1）電梯在加速下降過(guò)程中，電梯中乘客處于超重還是失重狀態(tài)；（2）觀景臺(tái)的高度；（3）電梯減速階段物體對(duì)臺(tái)秤的壓力。

【答案】（1）失重狀態(tài)；（2）550m；（3）26.4N【詳解】（1）電梯在加速下降過(guò)程中，加速度向下，電梯中乘客處于失重狀態(tài)。（2）在加速下降過(guò)程中，物體的加速度大小為加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為通過(guò)的位移為勻減速通過(guò)的位移為勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2=t?t1?t3=40s通過(guò)的位移為x2=vt2=10×40m=400m則有觀景臺(tái)的高度為h=x1+x2+x3=550m（3）在減速階段，加速度大小為根據(jù)牛頓第二定律可知FN?mg=ma′解得FN=26.4N。根據(jù)牛頓第三定律，可得物體對(duì)臺(tái)秤的壓力F′N(xiāo)=FN=26.4N14．如圖甲所示，用一細(xì)線懸掛一質(zhì)量m=1.0kg的物塊，在細(xì)線拉力F作用下，物塊由靜止開(kāi)始豎直向上運(yùn)動(dòng)。某探究小組的同學(xué)用電腦描繪出物塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示。取重力加速度g=10m/s2。求∶(1)物塊在前4s內(nèi)通過(guò)的位移；(2)在前4s內(nèi)細(xì)線對(duì)物塊拉力F的最小值；在圖丙所示的F-t坐標(biāo)系中畫(huà)出拉力F隨時(shí)間t變化的圖線?！敬鸢浮?1)12.5m；(2)7.5N，見(jiàn)解析【詳解】(1)v-t圖像的面積表示位移，可得物塊在前4s內(nèi)通過(guò)的位移為(2)第1s內(nèi)物體加速上升，由牛頓第二定律可得由圖乙可知a1=5m/s2，可得，第2s處于平衡狀態(tài)，，最后2s減速上升，由圖乙可知a1=2.5m/s2，由牛頓第二定律可得可得，故在前4s內(nèi)細(xì)線對(duì)物塊拉力F的最小值為7.5N，F(xiàn)隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示15．一種矩形娛樂(lè)器械可以使人體驗(yàn)超重和失重，一個(gè)可乘十多人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱上，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下，落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，到地面時(shí)剛好停下，已知座艙開(kāi)始下落時(shí)的高度為75m，當(dāng)落到離地面