2023届高考物理高频考点专项练习：专题三 考点07 牛顿运动定理的理解超重和失重（A卷）

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专题三 考点07 牛顿运动定理的理解超重和失重（A卷）1.游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重与失重的感觉。下列描述正确的是(   )A.当升降机加速上升时，游客处于失重状态 B.当升降机减速下降时，游客处于失重状态C.当升降机减速上升时，游客处于失重状态 D.当升降机加速下降时，游客处于超重状态2.如图所示，汽车用跨过定滑轮的轻绳提升物块A，汽车匀速向右运动，在物块A到达滑轮之前，关于物块A，下列说法正确的是(   )A.将竖直向上做匀速运动 B.将处于失重状态C.将处于超重状态  D.将竖直向上先加速后减速3.某同学用手机的加速度传感器测量了电梯运行过程中的加速度，得到了图1所示的图线（规定竖直向上为正方向），为了简化问题研究，将图线简化为图2所示的图象。已知时电梯处于静止状态，则以下判断正确的是(   )
A.时电梯处于失重状态 B.8~9 s内电梯在做减速运动C.10~15 s内电梯在上行 D.17~20 s内电梯在下行4.小芳站在电梯中的体重计上，电梯静止时体重计示数如图（甲）所示，电梯运行经过5楼时体重计示数如图（乙）所示，则此时(   )A.电梯可能在向上运动 B.电梯一定在向下运动C.电梯的加速度方向一定向下 D.电梯的加速度方向可能向上5.关于超重和失重，下列说法正确的是(   )A.物体处于超重时，物体可能在加速下降B.物体处于失重状态时，物体可能在上升
C.物体处于完全失重时，地球对它的引力消失了D.物体失重的条件下，对支持它的支承面压力为零6.如图所示，在粗糙水平板上放一个物块，使水平板和物块一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动．为水平直径，为竖直直径，在运动中木板始终保持水平，物块相对于木板始终静止，则（   ）A.物块始终受到三个力作用
B.从a到b，物块处于超重状态
C.从b到a，物块处于超重状态
D.只有在四点，物块受到的合外力才指向圆心7.如图所示，装有水的敞口饮料瓶底部有一小孔，将饮料瓶静置空中，小孔中有水不断喷出。现让瓶子做下述几种运动，运动中瓶子没有转动，空气阻力可忽略，下列判断正确的是(   )A.将饮料瓶竖直向上抛出，瓶子在空中运动时，瓶口会有水喷出B.将饮料瓶斜向上抛出，瓶子在空中运动时，底部小孔不会有水喷出C.将饮料瓶水平抛出，瓶子在空中运动时，底部小孔会有水喷出D.让饮料瓶自由下落，瓶子在下落过程中，底部小孔不会有水喷出8.游乐园中，游客乘坐能加速或减速上升的升降机，可以体会超重和失重的感觉，下列描述正确的是(   )A.当升降机加速上升时，机内游客是处在失重状态B.当升降机减速上升时，机内游客是处在失重状态C.当升降机减速下降时，机内游客是处在失重状态D.当升降机加速下降时，机内游客是处在超重状态9.2020年9月18日，在世界田联钻石联赛罗马站比赛中，瑞典选手杜普兰蒂斯以6米15创造男子撑竿跳室外世界纪录。关于运动员在撑杆跳高的过程中，下列说法正确的是(   )A.运动员起跳上升过程中一直处于失重状态B.运动员起跳瞬间地面对他的作用力大小等于他对地面的作用力的大小C.运动员在最高点处于平衡状态D.运动员在下降过程中处于超重状态10.轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，电梯中有质量为50kg的乘客，如图所示，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量是电梯静止时轻质弹簧的伸长量的一半，这一现象表明（）(   )A.电梯此时一定加速上升 B.电梯此时一定减速下降C.电梯此时的加速度一定是 D.乘客对电梯地板的压力一定是250N11.2020年12月1日，嫦娥五号探测着陆组合器从距离月面约15处开始实施动力下降，速度从约1.7降为零后成功着陆月面。之后，探测器开始月面挖掘工作。如图是探测器在月球表面静止后升起国旗并留下“脚印”的图片，下列说法正确的是(   )A.组合器动力下降阶段处于超重状态B.组合器动力下降阶段处于失重状态C.在月面上留下“脚印”，是因为探测器对月面的压力大于月面对探测器的支持力D.探测器对月面的压力是由于探测器支撑柱发生形变而产生的12.2020年12月31日，龙城太原开启地铁时代。如图是地铁2号线大南门站内的换乘电梯，一名质量为50的乘客乘坐该竖直电梯上楼，其图像如图所示，取，则(   )A.0～1s内，乘客对电梯压力的大小为600NB.1～3s内，乘客对电梯的压力就是乘客所受的重力C.3～5s内，电梯对乘客支持力的大小为550ND.0～5s内，乘客随电梯向上运动了10m13.在升降电梯内的地板上放一家用体重计。电梯静止时，某同学站在体重计上，示数为50kg。电梯运行过程中，某一小段时间内该同学发现体重计示数如图所示。已知重力加速度为g，则在这段时间内，下列说法正确的是(   )A.该同学所受的重力变小了，处于失重状态B.该同学对体重计的压力小于体重计对该同学的支持力C.电梯一定在竖直向下运动D.电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下14.如图所示，火箭内平台上放有质量为m的测试仪器，火箭从地面启动后，以加速度竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪对平台的压力为刚离开地面时压力的，已知地球半径为R，g为地面附近的重力加速度，下列说法正确的是(   )A.此时火箭离地面高度为R B.此时火箭离地面高度为C.此时火箭离地面高度为 D.此时火箭离地面高度为15.一人乘电梯下楼，在竖直运动过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，则人对地板的压力(   )A.时最小 B.时最小 C.时最小 D.时最小16.质量为50 kg的人站在电梯中的台秤上，当电梯启动时以的加速度匀加速上升，台秤的读数为__________N。当电梯制动时，台秤的读数变为400 N，这时电梯的加速度大小为______。（g取）17.如图所示,汽车以大小相等速度通过凹凸不平的路面时,在点处于____(填"超重"或"失重")状态,在点处于_______(填"超重"或"失重")状态,在____点更容易爆胎.18.乘客质量m=50kg，站在电梯内的水平面上，电梯正以加速度加速上升，此时乘客处于      （填“超重”或“失重”）状态；受到的支持力的大小      N。19.摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米.电梯的简化模型如图甲所示.考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的.已知电梯在时由静止开始上升，图像如图乙所示，取向上为正方向.电梯总质量.忽略一切阻力，重力加速度g取.
 （1）求电梯在上升过程中受到的最大拉力和最小拉力;（2）类比是一种常用的研究方法.对于直线运动，教科书中讲解了由图像求位移的方法.请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图乙所示图像，回答下列问题：
①求电梯在第1 s内的速度改变量的大小和第2 s末的速率;
②写出电梯在第1 s内的加速度与时间的关系式、速度与时间的关系式.

 

答案以及解析1.答案：C解析：本题以游乐园的升降机为实际情境考查牛顿第二定律的应用、超重和失重。当升降机加速上升时，游客有向上的加速度，是由重力与升降机对游客支持力的合力提供的，此时升降机对游客的支持力大于游客的重力，所以游客处于超重状态，A错误;当升降机减速下降时，游客具有向上的加速度，同理此时游客也处于超重状态，B错误；当升降机减速上升时，游客具有向下的加速度，是由重力与升降机对游客支持力的合力提供的，所以升降机对游客的支持力小于游客的重力，此时游客处于失重状态，C正确;当升降机加速下降时，游客具有向下的加速度，同理可得此时游客处于失重状态，D错误。2.答案：C解析：设绳子与水平方向的夹角为θ，将小车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度等于A的速度，根据平行四边形定则得，车子在匀速向右的运动过程中，绳子与水平方向的夹角为θ减小，所以A的速度增大，A做加速上升运动，且拉力大于重物的重力，A处于超重状态，故ABD错误，C正确．3.答案：C解析：时，电梯的加速度为正值，方向竖直向上，电梯处于超重状态，A错误；时，电梯处于静止状态，一小段时间后，电梯的加速度为正值，方向竖直向上，电梯一定加速上升，8～9 s内，电梯的加速度仍为正值，方向竖直向上，可知电梯加速上升，B错误；时，电梯的加速度为零，电梯上升的速度达到最大值，9~16 s内，电梯的加速度为零，电梯以最大速度匀速上行，C正确；16～21 s内，电梯的加速度为负值，方向竖直向下，电梯向上做减速运动，D错误。
4.答案：AC解析：由图可知体重计示数减小，物体对支撑物的压力或悬挂物的拉力小于重力为失重，可知人处于失重状态，失重时加速度向下，故可知电梯具有向下的加速度。则可能的运动情况是：1、向下的加速运动。2、向上的减速运动，故AC正确，BD错误。
故选：AC。5.答案：B解析：选项过程分析结论A物体处于超重状态，有向上的加速度，不可能在加速下降×B物体处于失重状态，有向下的加速度，而速度的方向可能向上，是向上做减速运动√C物体处于完全失重时，地球对它的引力不会消失×D物体在完全失重的条件下，对支持它的支撑面压力才为零×6.答案：C解析：解；A、在两点处，只受重力和支持力，在其他位置处物体受到重力，支持力、静摩擦力作用，故A错误；
B、从a运动到b，向心加速度有向下的分量，所以物体处于失重状态，故B错误；
C、从b运动到a，向心加速度有向上的分量，所以物体处于超重状态，故C正确;
D、物体作匀速圆周运动，合外力提供向心力，所以合外力始终指向圆心，故D错误；
故选：C。7.答案：BD解析：无论向哪个方向抛出，抛出之后的物体都只受到重力的作用，加速度为g，处于完全失重状态，此时水和饮料瓶的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水都不会流出，故选BD.8.答案：B解析：A.当升降机加速上升时，加速度向上，机内游客是处在超重状态，选项A错误；B.当升降机减速上升时，加速度向下，机内游客是处在失重状态，选项B正确；C.当升降机减速下降时，加速度向上，机内游客是处在超重状态，选项C错误；D.当升降机加速下降时，加速度向下，机内游客是处在失重状态，选项D错误。故选B。9.答案：B解析：A、撑杆上升过程中他是先向上加速运动，后减速上升的，所以他是先处于超重状态，后处于失重状态，故A错误；B、起跳过程中地面对运动员的作用力与他对地面的作用力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故B正确；C、对运动员上升过程和下降过程以及在最高点时进行受力分析可得，运动员只受重力作用，加速度向下，故运动员在最高点都处于失重状态，故C错误；D、运动员下降过程中先向下加速运动，后向下减速运动，因此运动员先失重后超重，故D错误。故选B10.答案：D解析：在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量是电梯静止时轻质弹簧的伸长量的一半，则此时小球受到的弹力为，小球的加速度为，方向竖直向下，则电梯和人的加速度也同样为，方向竖直向下，电梯向下做加速运动，或向上做减速运动；乘客受到的支持力为，根据牛顿第三定律可知，乘客对电梯地板的压力为250N，故D正确，ABC错误。11.答案：AD解析：AB、组合器动力下降阶段是减速运动，加速度向上，处于超重状态，故A正确，B错误；C、在月面上留下“脚印”，是因为探测器的重力使地面产生了形变，探测器对月面的压力与月面对探测器的支持力是一对相互作用力，由牛顿第三定律可知，两个力大小相等，故C错误；D、压力属于弹力，弹力产生的直接原因是由于施力物体发生了形变，施力物体要恢复形变，对所接触的物体产生力的作用，所以探测器对月面的压力是由于探测器支撑柱发生形变而产生的，故D正确。12.答案：A解析：A、0~1s内，乘客的加速度，由牛顿第二定律得：，解得，故A正确；B、1~3s内，乘客做匀速直线，对电梯的压力和乘客所受的重力相等，但压力并不是乘客所受的重力，两者不是同一性质的力，故B错误；C、3~5s内，电梯匀减速，加速度，梯对乘客支持力，解得：，故C错误；D、图象面积表示位移，则0~5s内，乘客随电梯向上运动位移，故D错误。故选：A。13.答案：D解析：重力不随运动状态变化而变化，由牛顿第二定律得，即，得，竖直向下，即向下加速或向上减速。14.答案：A解析：仪器受到万有引力与测试平台支持力的作用，测试平台的支持力大小等于仪器对平台的压力大小，对仪器，由牛顿第二定律得：刚离开地面时：，到某一高度时：仪器受到的重力等于万有引力，即：解得：，故A正确，BCD错误。故选：A。15.答案：B解析：据题知，在时间轴的上方，表示加速度向下，此时人处于失重状态，在时间轴的下方，表示加速度向上，此时人处于超重状态，所以0-4s内人对地板的压力小于7-10s内人对地板的压力。在时向下的加速度最大，此时对地板的压力最小，故B正确，ACD错误。
故选：B16.答案：550;2解析：当电梯启动时以的加速度匀加速上升，人处于超重状态，由知台秤的读数；台秤的读数变为400 N，这时电梯的加速度大小为17.答案：超重;失重;A
解析：(1)汽车在A点的加速度方向向上，为超重状态；(2)汽车在B点的加速度方向向下，为失重状态；(3)汽车在A点,根据牛顿第二定律：得：汽车在B点,根据牛顿第二定律：得：即，故在A点更容易爆胎。18.答案：超重  ；    600 解析：19.答案：（1）（2）①0.50 m/;s1.5 m/s
②见解析解析：（1）由牛顿第二定律有，
由图像可知，和对应的加速度分别是、，
，
.
（2）①类比可得，所求速度变化量等于第1 s内图线与横轴围成的面积，即，同理第2 s内速度变化量，第2 s末的速率.
②由图像可知，第1 s内的加速度与时间的关系式、速度与时间的关系式分别为.