高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系6 超重和失重一课一练

第6课   超重和失重

培优第一阶——基础过关练

1．下列说法正确的是(　　)

A.划船时桨向后推水，水就向前推桨，因为水推桨的力大于桨推水的力，船才被推着前进

B.完全失重的物体将不受到重力，所以此刻一切由重力引起的现象都将消失

C.人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，将落在起跳点的后方

D.物体的运动与外界的推、拉等行为相联系，如果不再推、拉，原来的运动将停下来，这说明必须有力作用，物体才能运动

答案　C

解析　划船时桨向后推水，水就向前推桨，水推桨的力与桨推水的力是一对作用力和反作用力，大小相等，选项A错误；完全失重的物体仍将受到重力作用，但此刻一切由重力引起的现象都将消失，选项B错误；人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，人在水平方向匀速运动，而车加速运动，可知人的水平位移比车的水平位移小，人将落在起跳点的后方，选项C正确；力是改变物体运动状态的原因，而不是使物体运动的原因，选项D错误.

2．(多选)如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面下降到最低点为第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，运动员(　 )

A．在第一过程中始终处于失重状态

B．在第二过程中始终处于超重状态

C．在第一过程中先处于失重状态，后处于超重状态

D．在第二过程中先处于超重状态，后处于失重状态

解析：选CD　运动员刚接触床面时，重力大于弹力，运动员向下做加速运动，运动员处于失重状态；当弹力增大到等于重力时速度最大；继续下降，弹力大于重力，做减速运动，运动员处于超重状态。即在第一过程中运动员先处于失重状态，后处于超重状态，A错误，C正确。在第二过程中运动员先向上做加速运动，处于超重状态，后做减速运动，处于失重状态，B错误，D正确。

3.“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中(　　)

A.人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态

B.在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态

C.在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态

D.在c点，人的速度为零，其加速度也为零

答案　C

解析　在Pa段绳还没有被拉长，人做自由落体运动，所以处于完全失重状态，在ab段绳的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，处于失重状态；在bc段绳的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故A、B错误，C正确；在c点，绳的形变量最大，绳的拉力最大，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故D错误.

4．如图是某同学站在压力传感器上做下蹲－起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间.由图线可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到以下信息(　　)

A.1 s时人处在下蹲的最低点

B.2 s时人处于下蹲静止状态

C.0～4 s内该同学做了2次下蹲－起立的动作

D.下蹲过程中人始终处于失重状态

答案　B

解析　人在下蹲的过程中，先加速向下运动，此时加速度方向向下，故人处于失重状态，最后人静止，故后半段是人减速向下的过程，此时加速度方向向上，人处于超重状态，故下蹲过程中人先失重后超重，选项D错误；在1 s时人向下的加速度最大，故此时人并没有静止，它不是下蹲的最低点，选项A错误；2 s时人已经历了失重和超重两个过程，故此时处于下蹲静止状态，选项B正确；该同学在前2 s时是下蹲过程，后2 s是起立的过程，所以共做了1次下蹲－起立的动作，选项C错误.

5.一质量为m的人站在电梯中，电梯匀加速上升，加速度大小为g(g为重力加速度).人对电梯底部的压力大小为(　　)

A.mg   B.2mg

C.mg   D.mg

答案　C

解析　根据牛顿第二定律有FN－mg＝ma，解得电梯底部对人的支持力大小为FN＝mg，由牛顿第三定律知，人对电梯底部的压力大小为FN′＝mg，选项C正确.

6.(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力(　　)

A.t＝2 s时最大   B.t＝2 s时最小

C.t＝8.5 s时最大   D.t＝8.5 s时最小

答案　AD

解析　人乘电梯向上运动，规定向上为正方向，人受到重力和支持力两个力的作用，则有F－mg＝ma，即F＝mg＋ma，根据牛顿第三定律知，人对地板的压力大小等于地板对人的支持力大小，将对应时刻的加速度(包含正负号)代入上式，可得选项A、D正确，B、C错误.

7．某跳水运动员在3 m长的踏板上起跳，通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的过程，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法中正确的是(　 )

A．人和踏板由C到B的过程中，人向上做匀加速运动

B．人和踏板由C到A的过程中，人处于超重状态

C．人和踏板由C到A的过程中，先超重后失重

D．人在C点具有最大速度

解析：选C　人由C到B的过程中，重力不变，弹力一直减小，合力减小，所以加速度减小，人做变加速运动，A错误；人和踏板由C到B的过程中，弹力大于重力，加速度向上，人处于超重状态，从B到A的过程中，重力大于弹力，加速度向下，处于失重状态，B错误，C正确；人在C点的速度为零，D错误。

8．2021年7月30日，在东京奥运会蹦床项目女子决赛中，中国选手朱雪莹夺得冠军，刘灵玲获得亚军。测得一位仅在竖直方向上运动的蹦床运动员受到蹦床的弹力F随时间t的变化规律如图所示，已知该运动员的最大加速度为42 m/s2，重力加速度为g＝10 m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的是(　 )

A．该运动员接触蹦床过程中受到的最大弹力为2 000 N

B．该运动员双脚离开蹦床后的最大速度为16 m/s

C．该运动员由最低点向上运动到离开蹦床的过程中先处于超重状态后处于失重状态

D．该运动员由接触蹦床到最低点的过程中一直处于失重状态

解析：选C　由题图分析可知运动员的重力等于500 N，则运动员的质量为m＝50 kg，根据牛顿第二定律得Fm－mg＝mam，解得Fm＝2 600 N，故A错误；由题图分析可知运动员双脚离开蹦床后最长经过1.6 s再次接触蹦床，则离开蹦床后上升和下落的最大时间均为0.8 s，运动员双脚离开蹦床后的最大速度为v＝gt＝10×0.8 m/s＝8 m/s，故B错误；运动员由最低点向上运动到离开蹦床的过程中，蹦床对人的支持力先大于人的重力，加速度方向向上，处于超重状态，经过平衡位置后，蹦床对人的支持力小于人的重力，加速度方向向下，处于失重状态，故C正确；运动员由接触蹦床到最低点的过程中，蹦床对人的支持力先小于人的重力，加速度方向向下，处于失重状态，经过平衡位置后，蹦床对人的支持力大于人的重力，加速度方向向上，处于超重状态，故D错误。

9．2019年11月，在温州翔宇中学举行的浙江省中学生田径锦标赛中，某校高二学生王鑫宇以2米的成绩获得冠军，如图所示.则下列说法正确的是(不计空气阻力)(　　)

A.王鑫宇在上升阶段重力变大了

B.王鑫宇在空中跨越过程处于失重状态

C.王鑫宇起跳时地面对他的支持力大于他对地面的压力

D.王鑫宇在助跑过程中，地面对他的支持力做正功

答案　B

解析　王鑫宇在上升阶段只受重力，处于失重状态，且重力大小不变，所以B正确，A错误；王鑫宇起跳时地面对他的支持力与他对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，所以C错误；王鑫宇在助跑过程中，地面对他的支持力与运动方向垂直，不做功，所以D错误.

培优第二阶——拓展培优练

10．(多选)如图，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块；木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块与箱顶间有作用力.若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为(　　)

A.加速下降   B.加速上升

C.减速上升   D.减速下降

答案　BD

解析　木箱静止时物块对箱顶有压力，则物块受到箱顶向下的压力，当物块对箱顶刚好无压力时，物块受到的合力向上，所以系统应该有向上的加速度，超重，木箱可能是向上加速，也可能是向下减速，所以B、D正确.

11．如图所示，台秤上放一个木箱，木箱内有质量分别为m1和m2的两物体P、Q，用细绳通过光滑定滑轮相连，m1＞m2。现剪断Q下端的细绳，在P下落但还没有到达箱底的过程中，台秤的示数与未剪断Q下端的细绳前的示数相比将(　 )

A．变大　　　　　　　　　 B．变小

C．不变  D．先变小后变大

解析：选B　剪断Q下端的细绳后，因m1>m2，P加速下降，Q加速上升，但对P、Q以及滑轮和箱子组成的系统，整体有向下的加速度，处于失重状态，故台秤的示数与未剪断前的示数相比减小了，选项B正确。

12．飞行背包是一种可以让使用者通过穿戴该产品后飞上天空的飞行器。消防员利用飞行背包在某次高楼火灾观测时，竖直飞行的v-t图像如图所示，下列说法正确的是(　 )

A．消防员上升的最大高度为225 m

B．消防员在2.5～3.0 min内加速度最大

C．消防员在3.5～4.25 min内处于失重状态

D．消防员在2.5～4.25 min，平均速度大小约为6.43 m/s

解析：选D　v-t图线与t轴所围图形面积表示位移，由题图可知，在1.5 min时，消防员上升的高度最高，有x＝×15×1.5×60 m＝675 m，A错误；图像的斜率表示加速度，所以在0～0.5 min内加速度最大，B错误；消防员在3.5～4.25 min减速下落，处于超重状态，C错误；消防员在2.5～4.25 min，平均速度为＝＝ m/s≈6.43 m/s，D正确。

13.如图所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架上，下端固定一个质量m的小球，小球上下振动时框架始终没有跳起，当框架对地面的压力为零的瞬间，小球的加速度大小为(重力加速度为g)(　　)

A.g   B.

C.  D.

答案　D

解析　当框架对地面的压力为零的瞬间，弹簧对框架向上的作用力等于框架重力，则小球受到向下的合力等于mg＋Mg，由牛顿第二定律可得mg＋Mg＝ma，解得小球的加速度大小为a＝g，故选D.

14．如图所示，A、B、C为三个大小相同的实心小球，A为铁球，B、C为木球。A、B两球分别连接在两根弹簧上，C球连接在细线一端，弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部，该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内。若将挂吊篮的绳子剪断，则剪断的瞬间相对于杯底(不计空气阻力，ρ木＜ρ水＜ρ铁)(　 )

A．A球将向上运动，B、C球将向下运动

B．A、B球将向上运动，C球不动

C．A球将向下运动，B球将向上运动，C球不动

D．A球将向上运动，B球将向下运动，C球不动

解析：选D　将挂吊篮的绳子剪断瞬间，装水的杯子做自由落体运动，水处于完全失重状态，即可以认为水和球之间没有相互作用力。以杯子作为参考系，A受到向上的弹力作用，B受到向下的弹力作用，C不受到弹力作用，所以A球将向上运动，B球将向下运动，C球不动。

培优第三阶——高考沙场点兵

15．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。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

B．t1～t2时间内，v减小，FN＜mg

C．t2～t3时间内，v增大，FN＜mg

D．t2～t3时间内，v减小，FN＞mg

解析：选D　根据位移—时间图像的斜率表示速度可知，0～t1时间内，图像斜率增大，速度v增大，加速度方向向下，由牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，所受的支持力FN＜mg，A错误；t1～t2时间内，图像斜率不变，速度v不变，加速度为零，乘客所受的支持力FN＝mg，B错误；t2～t3时间内，图像斜率减小，速度v减小，加速度方向向上，由牛顿运动定律可知乘客处于超重状态，所受的支持力FN＞mg，C错误，D正确。

16.如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作.下列F－t图像能反映体重计示数随时间变化的是(　　)

答案　C

解析　体重计的读数为小芳所受的支持力大小，下蹲过程小芳的速度从0开始最后又回到0，因此小芳先加速运动后减速运动，加速度方向先向下后向上，即先失重后超重，所以支持力先小于重力，后大于重力，因此选C.

17. （2022-浙江卷-6月）如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣过程中，下列说法正确的是（   ）

A. 鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡

B. 鱼儿摆尾出水时浮力大于重力

C. 鱼儿摆尾击水时受到水的作用力

D. 研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点

【答案】C

【解析】鱼儿吞食花瓣时处于失重状态，A错误；鱼儿摆尾出水时排开水的体积变小，浮力变小，鱼儿能够出水的主要原因是鱼儿摆尾时水对鱼向上的作用力大于重力，B错误、C正确；研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作不可以把鱼儿视为质点，否则就无动作可言，D错误。

故选C。