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（B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（B卷）1.为了节能,商场安装了如图所示节能电动扶梯,无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先加速,再匀速运转,一位顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,则下列说法中正确的是(   )A.扶梯加速时,乘客处于超重状态 B.扶梯加速时,乘客处于失重状态 C.扶梯加速与匀速两个阶段，扶梯对人的支持力大小不变，摩擦力发生变化D.顾客一直受到三个力的作用2.一位同学学了超重和失重后在体重计上做下蹲和起立的动作，通过观察体重计的读数变化来确定自己的超失重状态．假设这位同学初始时蹲在体重计上，静止时体重计显示一个读数，在他突然起立到最后站立静止的过程中，则体重计的读数（    ）A．一直变小  B．一直变大C．先变小后变大，最后不变 D．先变大后变小再变大，最后不变3.在升降机底部安装一个加速度传感器，其上放置了一个质量为m小物块，如图甲所示。升降机从时刻开始竖直向上运动，加速度传感器显示加速度a随时间t变化如图乙所示。取竖直向上为正方向，重力加速度为g，以下判断正确的是(   )A.在时间内，物块先处于失重状态，后处于超重状态B.在时间内，物块先处于失重状态，后处于超重状态C.时刻，物块所受的支持力大小为D.时刻，物块所受的支持力大小为4.如图所示，汽车用跨过光滑定滑轮的轻绳提升物块。如果汽车水平向右匀速运动，在物块到达滑轮之前，下列说法正确的是(   )A.物块竖直向上做匀速运动 B.汽车的速度小于物块的速度C.物块处于失重状态  D.物块处于超重状态5.如图所示，小鸟飞来停在一根细树枝上随树枝上下晃动，小鸟从最低点运动到最高点的过程中 (   ) A.受到的重力先增大后减小 B.一直处于超重状态
C.先失重后超重  D.先超重后失重6.如图甲所示，在升降机的顶部安装了一个能够显示拉力大小的传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一质量为m的小球，若升降机在匀速运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力 F 随时间 t 变化的图象如图乙所示，g 为重力加速度，则(   )
 A．升降机停止运行前在向下运动 B．时间内小球向下运动，速度先增大后减小C．时间内小球处于超重状态D．时间内小球向下运动，速度一直增大7.广州塔又称广州新电视塔，总高度600m，是广州的标志性建筑之一，随着超级高楼越来越多，高速电梯在日常生活中越来越重要。在某次对广州塔高速电梯的测试中，电梯的时间一速度图象如图所示，图中倾斜的虚线分别为曲线在时和时的切线，下列说法正确的是(   )A.0~10s时间内电梯的加速度逐渐增大B.时电梯一定处于超重状态C.时电梯的加速度大小为D.时电梯的加速度为时电梯加速度的6倍8.原地起跳摸高是篮球和羽毛球重要的训练项目之一。训练过程中，运动员先由静止下蹲一段位移，经过充分调整后，发力跳起摸到了一定的高度。关于摸高整个过程中的失重与超重，下列说法正确的是(   )A. 下蹲阶段先超重后失重，上升阶段先超重后失重
B. 下蹲阶段先失重后超重，上升阶段先超重后失重
C. 下蹲阶段先失重后超重，上升阶段先失重后超重
D. 下蹲阶段先超重后失重，上升阶段先失重后超重9.如图所示为运动员跳水时的精彩瞬间，则运动员(   )A.起跳时跳板对她的支持力大于她对跳板的压力B.起跳后在上升过程中处于失重状态C.经过最高点时处于平衡状态D.在下降过程中处于超重状态10.如图所示，2012年10月14日，奥地利极限运动家鲍姆加特纳完成一项壮举，从高空自由坠落，最终安全跳伞着陆。直播画面显示，气球升至高空后，他开始无初速下落。摄像机镜头跟踪鲍姆加特纳坠落过程，显示一个小白点急速下坠，开始下落后46s时，速度达到1150km/h，其运动过程的最大速度为1342km/h†；在距着陆点1524m高时，他打开了降落伞；又经过几分钟，他双脚着地，平稳着陆。忽略高度对重力加速度g的影响，则(   )
 A. 开始下落的前46s，可以认为鲍姆加特纳及装备只受重力作用B. 从开始下落至打开降落伞之前，鲍姆加特纳的重力的功率保持不变C. 下落过程中有一段时间，鲍姆加特纳处于超重状态D. 整个下落过程，鲍姆加特纳一直处于失重状态11.一物体沿竖直方向运动,以竖直向上为正方向,其运动的图象如图所示,下列说法正确的是(   )A.0~6s内位移大于6~12s内位移 B.6~10s内物体向下运动C.0~2s内物体处于超重状态 D.10~12s内物体机械能守恒12.一个质量为50kg的人，站在竖直向上运动着的升降机地板上。他看到升降机内挂着重物的弹簧秤的示数为40N。已知弹簧秤下挂着的物体的重力为50N，取，则人对地板的压力为(     )A. 大于500N B. 小于500N C. 等于500N  D. 上述说法均不对13.蹦床运动有益于人的身心,成人和儿童都可以参与,在社会上迅速流行起来.一人在蹦床上运动时,某段时间内的图像如图所示,其中段和段是直线,且时间大的时间,不计空气阻力.由此图像可知(   )A.时间内人向上运动 B.时间内人一直向下运动C.时刻的加速度大于重力加速度g D.时刻的加速度大于重力加速度g14.某校羽毛球运动员进行了如图所示的原地纵跳摸高训练。已知质量的运动员原地静止站立（不起跳）摸高为2.10 m，比赛过程中，该运动员先下蹲，重心下降0.5 m，经过充分调整后，发力跳起摸到了2.90 m的高度。若运动员起跳过程视为匀加速运动，忽略空气阻力影响，g取，则(   )A.运动员起跳过程处于完全失重状态 B.起跳过程的平均速度比离地上升到最高点过程的平均速度大 C.起跳过程中运动员对地面的压力为960 N D.从开始起跳到双脚落地需要1.05 s15.2021年8月，全红婵以总分466.2分夺得东京奥运会跳水女子单人10米跳台决赛冠军。若全红婵的质量为m，某次起跳重心上升的最大高度为h，则(   )A.从开始起跳至离开跳台瞬间的过程中，合力做功为零B.从离开跳台至重心到达最大高度的过程中，重力做功为mghC.从接触水面至到达水下最深处的过程中，处于超重状态D.从离开跳台至接触水面前瞬间的过程中，处于失重状态16.如图所示,台秤的托盘上放有质量为2kg的物体,整个装置放到升降机中,如果升降机以2m/s2的加速度减速上升,则台秤的示数为__________N.如果升降机以2m/s2的加速度减速下降,则台秤的示数为__________N。(g取10m/s2)17.2003年10月15日9时整,中国第一艘载人飞船“神舟五号”由“长征2号F”运载火箭从甘肃酒泉卫星发射中心发射升空(如图),10分钟后,成功进入预定轨道,中国首位航天员杨利伟,带着中国人的千年企盼梦圆浩瀚太空,中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家.1.火箭在加速上升过程中宇航员处于__________(选填“超重”或“失重”)状态.由于地球在自西向东不停地自转,为节省燃料,火箭在升空后,应向__________(选填“偏东”、“偏西”)方向飞行.2.2013年12月“嫦娥三号”成功登月,已知月球表面没有空气,没有磁场,引力为地球的1/6,假如登上月球,你能够(   )(填代号)A.用指南针判断方向
B.轻易跃过3米高度
C.乘坐热气球探险
D.做托里拆利实验时发现内外水银面高度差为76 cm18.如图所示，一个可乘坐二十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上76 m的高处，然后让座舱自由落下，不计阻力。落到离地面31 m时，制动系统启动，座舱做匀减速运动到离地面1 m时刚好停下。（）求：
 （1）自由下落的时间t；（2）若座舱中某人用手托着质量为0.2 kg的手机，当座舱下落到离地面15 m的位置时，求手机对手的压力F。
 

 

答案以及解析1.答案：A解析：在慢慢加速的过程中，受力如图，物体加速度与速度同方向，合力斜向右上方，因而顾客受到的摩擦力与接触面平行水平向右，电梯对其的支持力和摩擦力的合力。

方向指向右上，由牛顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下，由于加速向右上方，处于超重状态。2.答案：D解析：人蹲在体重计上，支持力等于人的重力，人从起立到最后站立静止要经过先向上加速再减速到零的过程。在向上加速过程中支持力大于重力，属于超重现象，读数变大。在向上减速的过程中加速度向下，支持力小于重力，属于失重现象，读数变小。最后直立静止时，支持力等于人的重力，所以最后不变，故选D。3.答案：C解析：A项，由乙图可知，在时间内，物块先处于超重状态，后处于失重状态，A错误；B.由乙图可知，在时间内，物块先处于超重状态，后处于失重状态，B错误；C.由乙图可知，时刻，物块所受的支持力大小为，C正确；D.由乙图可知，时刻，物块所受的支持力大小为，D错误。综上所述，本题正确答案为C。4.答案：D解析：汽车运动为合运动，将汽车速度沿轻绳方向和垂直轻绳方向正交分解，如图所示。由图可知，，物块向上运动速度大小和汽车沿轻绳方向分速度大小相等，即，汽车向右做匀速运动，速度大小不变，角θ减小，所以=增大，即和增大，所以物块向上做加速运动，速度小于汽车的速度，加速上升，所以物块处于超重状态，故D项正确，ABC项错误。综上所述，本题正确答案为D。5.答案：D解析：小鸟从最低点运动到最高点的过程中，先向上做加速运动后向上做减速运动，加速度方向先向上后向下，小鸟先超重后失重，整个过程小鸟受到的重力大小不变，故ABC错误，D正确。故选：D。6.答案：B解析：解：A、初始时刻弹簧伸长，弹力平衡重力，由图象看出，升降机停止运动后弹簧的拉力先变小，即小球向上运动，小球的运动是由于惯性，所以升降机停止前小球是向上运动的，即升降机停止前在向上运动，故A错误；
B、时刻弹簧的拉力是0，说明时刻弹簧处于原长状态，时刻之后弹簧的拉力又开始增大说明弹簧开始变长，所以时间小球向下运动，合力先向下再向上，先与运动方向相同再相反，故小球的速度先增大后减小，故B正确；
C、由图可知，时间拉力也小于重力，小球处于失重状态，故C错误；
D、时刻弹力达最大，说明此时弹簧达最长，此时小球受合力向上，故小球开始向上运动，由于弹力一直大于重力，故小球的速度一直增大，故D错误。
故选：B。7.答案：D解析：A、0~10s时间内，图像斜率越来越大，则加速度越来越小。故A错误；B、时电梯正在加速，但不知道运动方向，所以无法判断超重失重的情况。故B错误；C、时图像斜率为，所以加速度为。故C错误；D、时，图像斜率为，所以加速度为。结合C选项可知D正确。故选：D。8.答案：B解析：解：人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降，处于失重状态，加速度向上：上升阶段，加速度向上，然后减速向上，处于失重状态，上升阶段先超重后失重，ACD错误。故选：B。9.答案：B解析：A.起跳时跳板对她的支持力和她对跳板的压力时一对相互作用力，大小相等，故A错误；B.起跳后在上升过程中，加速度方向向下，运动员处于失重状态，故B正确；C.运动员经过最高点时受到竖直向下的重力作用，加速度方向向下，处于失重状态，没有处于平衡状态，故C错误；D.在下降过程中，加速度方向向下，运动员处于失重状态，故D错误。故选B。10.答案：C解析：在下落的前46s的过程中，速度变化，平均加速度，小于重力加速度g，所以开始下落的46s内，受到的空气阻力不可忽略，选项A错误；从开始下落至打开降落伞之前，速度逐渐增大·由功率公式，可知鲍姆加特纳重力的功率逐渐增大，选项B错误；加速下落时，加速度方向向下，处于失重状态，打开降落伞后减速下落，加速度方向向上，处于超重状态，选项C正确，D错误。11.答案：C解析：A、图象速度曲线与时间轴围成的面积代表物体运动的位移。根据图象可知0~6s内速度曲线与时间轴围成的面积小于6~12s内曲线与时间轴围成的面积。故A错误。B、由图象可知，6~10s内物体速度为正，故物体向上运动，故B错误；C、图象的斜率代表加速度，0~2s斜率为正，故加速度向上，根据上超下失的判断标准，物体处于超重状态，故C正确；D、10~12s内物体向上匀速运动，动能不变，势能增加，故机械能增加。故D错误。故选：C。12.答案：B解析：解：以重物为研究对象，受重力（竖直向下）和弹簧测力计的拉力F（竖直向上），由牛顿第三定律，拉力F的大小等于弹簧测力计的示数40N，而物体重力，大于F，处于失重状态，因此可推在升降机的加速度a的方向向下，即升降机减速上升；由牛顿第二定律得：；再以人为研究对象，人受到重力和升降机地板的支持力的作用（分别用和N表示），由牛顿第定律有，所以，由牛顿第三定律可知，人对升降机地板的压力与升降机地板对人的支持力等大、反向，故方向向下，大小为，故B正确，ACD错误。故选B。13.答案：C解析：A、由于人与蹦床接触的时间內人受到的合外力是变化的，所以人的加速度是变化的，由图在时间内人的速度均匀增大，加速度不变，可知时间内人做自由落体运动，运动的方向应向下，故A错误；B、时间内人做自由落体运动，速度方向向下，则题图中选取的正方向向下，在时间内速度为负，说明时间内速度的方向向上，人向上运动，故B错误；C、图像的斜率表示加速度，时间内人做自由落体运动，在时刻图像的斜率明显大于时间内的斜率，则时刻的加速度大于重力加速度g，故C正确；D、段是直线，说明人在时刻离开了蹦床则t时刻的加速度等于重力加速度9，故D错误。故选：C。14.答案：D解析：A.在起跳过程中可视为匀加速直线运动，加速度方向竖直向上，所以运动员起跳过程处于超重状态，A错误；
B.在起跳过程中做匀加速直线运动，起跳过程的平均速度
运动员离开地面后做竖直上抛运动，离地上升到最高点过程的平均速度
B错误；
C.运动员离开地面后做竖直上抛运动，根据可知
在起跳过程中根据速度位移公式可知
解得
对运动员根据牛顿第二定律可知
解得
根据牛顿第三定律可知，对地面的压力为1300N,C错误；
D.起跳过程运动的时间
起跳后运动的时间
故运动的总时间
D正确。
故选D。15.答案：D解析：A.从开始起跳至离开跳台瞬间的过程中，动能的变化量不为零，则合力做功不为零，选项A错误；B.从离开跳台至重心到达最大高度的过程中，重力做功为，选项B错误；C.从接触水面至到达水下最深处的过程中，先加速后减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，选项C错误；D.从离开跳台至接触水面前瞬间的过程中，加速度向下，处于失重状态，选项D正确。故选D。16.答案：16; 24解析：17.答案：1.超重; 偏东; 2.B解析：18.答案：（1）3 s（2）5 N，方向竖直向下解析：（1）由题意可知，座舱自由下落的高度
，解得
（2）座舱自由下落3 s后的速度
座舱落到离地15 m时，加速度方向向上，设加速度的大小为a，有

以手机为研究对象，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律得手机对手的压力，方向竖直向下。