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    人教版高中物理(必修一)同步讲与练4.6超重与失重(2份,原卷版+解析版)

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      人教版高中物理(必修一)同步讲与练4.6超重与失重(原卷版).doc
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    人教版 (2019)必修 第一册6 超重和失重课后测评

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    这是一份人教版 (2019)必修 第一册6 超重和失重课后测评,文件包含人教版高中物理必修一同步讲与练46超重与失重原卷版doc、人教版高中物理必修一同步讲与练46超重与失重解析版doc等2份试卷配套教学资源,其中试卷共33页, 欢迎下载使用。
    1结合生活体验,通过实验认识超重和失重现象,理解产生超重、失重现象的条件和实质。
    2.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。
    一、基本概念
    1、实重和视重
    (1)实重:物体实际所受的重力,它与物体的运动状态无关.
    (2)视重:当物体在竖直方向上有加速度时,物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力.此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重.
    2、超重
    (1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象
    (2)产生条件:物体具有向上的加速度.
    3、失重
    (1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象
    (2)产生条件:物体具有向下的加速度.
    4、完全失重
    (1)定义:物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象称为完全失重现象
    (2)产生条件:物体的加速度a=g,方向竖直向下.
    二、判断超重和失重的方法
    1、从受力的角度判断
    当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时,物体处于失重状态;等于零时,物体处于完全失重状态.
    2、从加速度的角度判断
    当物体具有向上的加速度时,物体处于超重状态;具有向下的加速度时,物体处于失重状态;向下的加速度等于重力加速度时,物体处于完全失重状态.
    三、对超重和失重现象的理解
    1、发生超重或失重现象时,物体所受的重力没有变化,只是压力(或拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了).
    2、物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关,而与速度方向无关.
    3、物体超重或失重多少由物体的质量 m 和竖直加速度 a 共同决定,其大小等于 ma.
    4、在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等.
    题型1超重与失重现象
    (2023秋•雁塔区期末)某质量为60kg的人站在随电梯运动的台秤上观看自身体重随电梯运动的变化情况,若电梯运动的v﹣t图像如图所示。(取电梯向上运动的方向为正,g取10m/s2)下列表述正确的是( )
    A.0~2s内,台秤示数为660N,电梯加速上升,人处于失重状态
    B.0~2s内,台秤示数为540N,电梯加速上升,人处于超重状态
    C.5s~6s内,台秤示数为720N,电梯减速上升,人处于超重状态
    D.5s~6s内,台秤示数为480N,电梯减速上升,人处于失重状态
    【解答】解:A、0~2s内,加速度大小是1m/s2,根据牛顿第二定律和牛顿第三定律得台秤示数为660N,
    电梯加速上升,加速度方向向上,所以人处于超重状态,故A错误,B错误
    C、5s~6s内,加速度大小是2m/s2,加速度方向向下,根据牛顿第二定律和牛顿第三定律得台秤示数为480N,人处于失重状态。故C错误,D正确
    故选:D。
    当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时,就说物体处于超重状态,此时有向上的加速度;当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时,就说物体处于失重状态,此时有向下的加速度;如果没有压力了,那么就是处于完全失重状态,此时向下加速度的大小为重力加速度g.
    (2023秋•乌兰察布期末)2023年10月7亚运会女排决赛,中国女排3比0横扫本女排得冠军。图为女排运动员跳起击球时的镜头,下列对运动员和排球描述正确的是( )
    A.排球离开手后触地前做匀速直线运动
    B.排球受到弹力作用是因为手发生形变引起的
    C.运动员在最高点处速度为零,处于平衡状态
    D.运动员手击打排球的力大于排球对手的作用力
    【解答】解:A.排球离开手后触地前,受重力作用,将做抛体运动。故A错误;
    B.由弹力的产生条件可知,排球受到弹力作用是因为手发生形变引起的。故B正确;
    C.运动员在最高点处速度为零,受自身重力作用,具有加速度,处于失重状态。故C错误;
    D.根据牛顿第三定律可知,运动员手击打排球的力等于排球对手的作用力。故D错误。
    故选:B。
    (2023秋•宁波期末)如图所示,浙江运动员李玲在参加杭州亚运会女子撑杆跳高比赛时,以4.63m的成绩夺得金牌,并再度刷新亚运会赛事纪录。其完整的撑杆跳高过程可简化为三个阶段——持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落着地。下落时,人杆分离,最后落在软垫上速度减为零。不计空气阻力,则( )
    A.研究其越杆过程的技术动作可将李玲视作质点
    B.李玲越过杆后在空中下落的过程中处于完全失重状态
    C.李玲在撑杆起跳上升的过程中,撑杆对她的力始终沿杆
    D.李玲落在软垫上的运动过程中,软垫对她的作用力大小大于她对软垫的作用力大小
    【解答】解:A、研究其越杆过程的技术动作时,运动员的大小不能忽略,不可将李玲视作质点,故A错误;
    B、李玲越过杆后在空中下落的过程中,加速度为重力加速度g,处于完全失重状态,故B正确;
    C、李玲在撑杆起跳上升的过程中,撑杆对她的力不是始终沿杆的方向,故C错误;
    D、李玲落在软垫上的运动过程中,软垫对她的作用力与她对软垫的作用力是相互作用力,等大反向,故D错误。
    故选:B。
    (2023秋•福州期末)跳跳杆是一种深受小朋友喜爱的弹跳器。可以自由伸缩的中心弹簧,一端固定在跳杆上,另一端固定在与踏板相连的杆身上,当人在踏板上用力向下压缩弹簧,然后弹簧向上弹起,将人和跳杆带离地面。当某同学玩跳跳杆时从最高点竖直下落到最低点的过程中,忽略空气阻力的影响,下列说法正确的是( )
    A.下落全过程中,该同学速度一直减小
    B.下落全过程中,该同学加速度先增大后减小
    C.下落全过程中,跳杆刚接触地面时,该同学速度最大
    D.下落全过程中,跳跳杆形变量最大时,该同学处于超重状态
    【解答】解:ABC、下落全过程中,跳跳杆接触地面前,该同学和跳跳杆做自由落体运动,速度增大,加速度保持不变;跳跳杆刚接触地面后,一开始弹簧弹力小于该同学和跳杆的总重力,该同学和跳杆继续向下做加速度减小的加速运动,当弹簧弹力等于该同学和跳杆的总重力时,该同学和跳跳杆的速度达到最大,之后弹簧弹力大于该同学和跳杆的总重力,该同学和跳杆继续向下做加速度增大的减速运动,故下落全过程中,该同学速度先增大后减小,加速度先减小后增大,故ABC错误;
    D,下落全过程中,跳跳杆形变量最大时,加速度方向向上,该同学处于超重状态,故D正确。
    故选:D。
    (2023秋•太原期末)蹦极是一项极限体育项目,运动员身拴弹性绳从高处跳下,在弹性绳被拉直前做自由落体运动。当弹性绳被拉直后,运动员继续下降,到达最低点后再向上运动。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
    A.运动员下降过程中,在弹性绳被拉直后,一直处于失重状态
    B.运动员下降过程中,在弹性绳被拉直后,先处于超重状态后处于失重状态
    C.运动员上升过程中,在弹性绳恢复原长前,一直处于超重状态
    D.运动员上升过程中,在弹性绳恢复原长前,先处于超重状态后处于失重状态
    【解答】解:AB、运动员下降过程中,在弹性绳被拉直后,一开始弹力小于重力,运动员继续向下加速运动,加速度方向向下,运动员处于失重状态,当弹力大于重力时,运动员向下减速运动,加速度方向向上,运动员处于超重状态,故AB错误;
    CD、运动员上升过程中,在弹性绳恢复原长前,一开始弹力大于重力,运动员向上加速运动,加速度方向向上,运动员处于超重状态,当弹力小于重力时,运动员向上减速运动,加速度方向向下,运动员处于失重状态,故C错误,D正确。
    故选:D。
    题型2超重与失重的有关计算
    (2023秋•福田区校级期末)如图所示,质量为m的人站在倾角为θ的自动扶梯的水平踏板上,随扶梯一起斜向上做匀减速直线运动,加速度大小为a,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
    A.人未受到摩擦力作用
    B.人处于超重状态
    C.踏板对人的摩擦力大小Ff=masinθ
    D.踏板对人的支持力大小FN=mg﹣masinθ
    【解答】解:AB.把加速度分解为水平和竖直两个方向,可知加速度具有水平向左的分加速度,根据牛顿第二定律可知人受到水平向左的摩擦力作用,加速度具有竖直向下的分加速度,人处于失重状态。故AB错误;
    CD.对人受力分析,有
    Ff=macsθ,mg﹣FN=masinθ
    解得
    FN=mg﹣masinθ
    故C错误,D正确。
    故选:D。
    将人的加速度分解到水平方向和竖直方向,根据牛顿第二定律列式求解即可。
    (2023秋•天河区期末)某人站在压力传感器上做“下蹲一起立”的动作时,记录的压力随时间变化的图线如图所示,纵坐标为力(单位为N),横坐标为时间(单位为s),由图线可知,该人的体重约为650N。除此之外,还可以得到的信息是( )
    A.该人做了一次“下蹲一起立”的动作
    B.下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
    C.5s末人正在向下匀速运动
    D.下蹲过程中人的最大加速度约为5m/s2
    【解答】解:AB.人在下蹲的过程中,先加速向下运动后减速向下运动,所以人先失重后超重,人在起立的过程中,先加速向上运动后减速向上运动,所以人先超重后失重,完成下蹲或者起立后人对传感器的压力等于自身重量,对照图中曲线的变化可知,该人做了一次“下蹲一起立”的动作,故A正确、B错误;
    C.由图可知5s末时人完成了下蹲动作,并且对传感器的压力等于自身重量,说明此时人静止的蹲在传感器上,故C错误;
    D.根据牛顿第二定律可知,下蹲过程中人的加速度为
    所以人的加速度最大时候就是传感器提供的支持力最小的时候,由图可知最小的支持力约为180N,所以人的最大加速度约为
    故D错误。
    故选:A。
    (2023秋•南开区期末)某课外兴趣小组开展超重、失重体验与研究。在竖直运行的升降电梯内地板上放一体重计,小郭同学站在体重计上,电梯静止时体重计示数为50kg。某一段时间内,发现体重计示数稳定如图所示。若g=10m/s2,则在这段时间内( )
    A.电梯在向下做匀速运动
    B.电梯的加速度为2m/s2,方向一定竖直向下
    C.电梯在以2m/s2的加速度向下匀减速运行中
    D.小郭同学的体重变为40kg
    【解答】解:ABC.由图可知,小郭同学处于失重状态,则电梯的加速度方向一定竖直向下,电梯可能减速上升也可能加速下降,设加速度大小为a,根据牛顿第二
    定律可得mg﹣N=ma,解得加速度大小为a,解得a=2m/s2,故AC错误,B正确;
    D.小郭同学处于失重状态,但小郭同学体重不变仍为50kg,故D错误。
    故选:B。
    (2023秋•盘龙区期末)2023年10月3日,杭州亚运会跳水女子10m跳台决赛展开争夺,中国队选手全红婵以438.20分夺得冠军,队友陈芋汐落后2.55分获得亚军,马来西亚选手帕姆格以280.50分排名第三。图甲是中国队选手全红婵获得冠军的一张跳水图片,图乙为其竖直分速度与时间的关系图像,以其向上离开跳台时作为计时起点,运动过程中视其为质点,则( )
    A.在0~t2时间内该运动员在竖直方向上做匀变速直线运动
    B.在t2~t3时间内运动员处于失重状态
    C.t3时刻运动员开始进入水面
    D.在0~t1时间内与t1~t2时间内运动员的加速度大小相等方向相反
    【解答】解:A.在v﹣t图像中,斜率表示加速度,0~t2时间内斜率不变,加速度不变,因此该运动员在竖直方向上做匀变速直线运动,故A正确;
    B.在0~t2时间内全红婵加速度方向竖直向下且图线斜率为正,t2~t3时间内图线斜率变为负值,所以加速度方向变为竖直向上,运动员处于超重状态,故B错误;
    C.从全红婵起跳到恰好入水的过程中,图线斜率不变,其加速度不变,在入水后,减速运动,加速度将发生突变,即在t2时刻开始进入水面,t3刻速度变为零,到达水中最低点,故C错误;
    D.在0~t1时间内与t1~t2时间内图线斜率相同,加速度相同,故D错误。
    故选:A。
    (2023秋•辽宁期末)“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,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拉力传感器相连,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上升到最高位置C点,在B点时速度最大。人与装备总质量m=60kg(可视为质点)。忽略空气阻力,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
    A.上升过程,人的加速度先增大后减小
    B.打开扣环瞬间,人的加速度大小为20m/s2
    C.在B点,人处于超重状态
    D.在C点,人处于超重状态
    【解答】解:A、人从A点到B点过程,弹性绳的拉力大于人的重力,随着人向上运动,弹性绳的伸长量减小,则弹性绳的弹力F减小,根据牛顿第二定律F﹣mg=ma,可知加速度减小;
    从B点到C点过程,弹性绳的拉力小于人的重力,随着人向上运动,弹性绳的伸长量继续减小,则弹性绳的弹力F减小,直到减小到0,根据牛顿第二定律有mg﹣F=ma,可知加速度增大,直到增大到g,故A错误;
    B、固定在地面时传感器示数为T=1200N,设此时弹性绳的弹力为F,由平衡条件得
    F=T+mg
    打开扣环瞬间,对人根据牛顿第二定律得
    F﹣mg=ma
    代入数据解得
    人的加速度大小为a=20m/s2,故B正确;
    C、在B点时人的速度最大,此时人所受合力为零,加速度为零,弹性绳的弹力等于重力,不是处于超重状态,故C错误;
    D、在最高点C点速度为零,只受重力,有向下的加速度,故人处于失重状态,不是超重状态,故D错误。
    故选:B。
    【基础强化】
    (2023秋•台州期末)杭州外卖小哥彭清林“惊人一跳”挽救了一名年轻女子。彭清林在空中可看作自由下落,时间约为1.8s,以下说法正确的是( )
    A.下落高度约为32m
    B.落水前1s内的位移约为5m
    C.落水前的瞬时速度约为32m/s
    D.自由下落过程中彭清林处于失重状态
    【解答】解:A.根据题意,由公式可得,下落高度约为
    ,故A错误;
    B.根据题意,由公式可得,落水前1s内的位移约为

    故B错误;
    C.根据题意,由公式v=gt可得,落水前的瞬时速度约为
    v=gt=10×1.8m/s=18m/s,故C错误;
    D.加速度向下为失重状态,加速度向上为超重状态;自由下落过程中,彭清林具有向下的加速度,处于失重状态,故D正确。
    故选:D。
    (2023秋•碑林区校级期末)打开手机加速度传感器APP,手握手机迅速下蹲,手机记录的图像如图所示,a、b分别为图像的峰值,则( )
    A.峰值a对应时刻,人向下运动的速度最大
    B.峰值b对应时刻,人向下运动的速度最大
    C.峰值a对应时刻,人对地面的压力小于自身重力
    D.峰值b对应时刻,人对地面的压力小于自身重力
    【解答】解:人手握手机迅速下蹲,速度先增大再减小,人先加速后减速,加速度先减小后增大,人对地面的压力先小于自身重力后大于自身重力,所以峰值不可能对应速度最大值,开始下蹲时压力小于自身重力对应峰值b,故ABC错误,D正确。
    故选:D。
    (2024•温州二模)如图所示,小球从距地面高度h1=1.25m的A点由静止释放,经地面第一次反弹,竖直上升至最高点B,B点距地面高度h2=0.8m,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
    A.小球在B点处于静止状态
    B.小球下降过程处于失重,上升过程处于超重
    C.小球与地面作用过程速度变化量的大小为1m/s
    D.小球下降过程的平均速度大小大于上升过程的平均速度大小
    【解答】解:A、小球在B点速度为零,但合力不为零,不是平衡状态,故A错误;
    B、小球下降过程和上升过程加速度方向均向下,处于失重状态,故B错误;
    C、根据机械能守恒定律得,
    整理解得
    代入数据解得v=5m/s,
    规定向上为正方向,根据动量定理得(mg﹣F)t=0﹣(﹣mv)
    整理解得,
    可知小球与地面作用过程速度变化量的大小大于5m/s,故C错误;
    D、根据平均速度的定义式知,小球下降过程和上升过程位移大小相等,下降过程的时间小于上升过程的时间,则下降过程的平均速度大小大于上升过程的平均速度大小,故D正确。
    故选:D。
    (2023秋•福州期末)我国的无人机在各行各业中有着广泛的应用。在一次高空摄影过程中,地面测控系统测出无人机从地面起飞,竖直方向上运动的速度v随时间t变化规律如图所示,t4时刻无人机回到地面,下列说法正确的是( )
    A.t1时刻无人机上升到最高位置
    B.t1~t2时间内无人处于超重状态
    C.0~t1时间内,无人机的加速度先减小后增大
    D.0~t2时间与t3~t4时间内图线与时间轴所围面积大小相等
    【解答】解:A、0~t2时间内速度一直为正,则无人机一直上升,则t2时刻无人机上升到最高位置,故A错误;
    B、t1~t2时间内无人机向上减速,加速度向下,则处于失重状态,故B错误;
    C、图像的斜率等于加速度,可知0~t1时间内,无人机的加速度先增大后减小,故C错误;
    D、0~t2时间无人机上升,t3~t4时间内无人机回到地面,因图像的面积等于位移大小,可知0~t2时间与t3~t4时间内图线与时间轴所围面积大小相等,故D正确。
    故选:D。
    (2023秋•洛阳期末)很多智能手机都有加速度传感器,安装有能显示加速度情况的应用程序,手机会显示其加速度的变化情况。小明利用手机传感器测量电梯从静止开始向上运动的a﹣t关系如图所示,下列说法正确的是( )
    A.t=1.5s时电梯处于失重状态
    B.2s末电梯的速度大约为2m/s
    C.2﹣3s内电梯处于静止状态
    D.4﹣5s内手机对电梯的压力大于自身重力
    【解答】解:A、由a﹣t图像可知,t=1.5s时,加速度方向向上,电梯处于超重状态,故A错误;
    B、根据a﹣t图像与横轴围成的面积表示速度变化量,且电梯的初速度为0,则2s末电梯的速度大约为v=Δv=1×2m/s=2m/s,故B正确;
    C、2﹣3s内,加速度为0,电梯做匀速直线运动,故C错误;
    D、4﹣5s内,加速度方向向下,处于失重状态,手机对电梯的压力小于自身重力,故D错误。
    故选:B。
    (2023秋•下城区校级期末)某校把跳长绳作为一项常规运动项目,其中一种运动方式为:由12人一起进长绳,计算同步一起跳的个数。跳绳的过程中,下列说法正确的是( )
    A.起跳离开地面前,学生对地面的压力是由于地面发生了形变
    B.起跳离开地面的瞬间,学生受到的重力与地面对学生的支持力大小相等
    C.起跳加速离开地面时,学生对地面的压力与地面对学生的支持力大小相等
    D.学生从最高点开始下落至速度为零的过程中,先处于完全失重状态,再处于超重状态,最后处于失重状态
    【解答】解:A、起跳离开地面的瞬间,学生对地面的压力是由于学生的脚发生形变而产生的,故A错误;
    B、学生起跳离开地面前的瞬间,学生向上做加速运动,处于超重状态,学生受到的重力小于地面对学生的支持力,故B错误;
    C、学生对地面的压力与地面对学生支持力是相互作用力,总是大小相等、方向相反,故C正确;
    D、学生从最高点开始下落的过程中,学生只受到重力作用,处于完全失重状态,当学生接触地面时,此时受到的重力大于支持力,继续向下做加速运动,处于失重状态,当地面对学生的支持力大于重力时,开始做减速运动,处于超重状态,故D错误。
    故选:C。
    (2023秋•海淀区期末)如图所示,某同学站在体重计上观察超重与失重现象。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程;由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。她稳定站立时,体重计的示数为A0,关于实验现象,下列说法正确的是( )
    A.“下蹲”过程,体重计的示数一直小于A0
    B.“起立”过程,体重计的示数一直大于A0
    C.“起立”的过程,先出现失重现象后出现超重现象
    D.“起立”、“下蹲”过程,都能出现体重计的示数大于A0的现象
    【解答】解:下蹲过程中,人先向下做加速运动,后向下做减速运动,所以先处于失重状态后处于超重状态;
    人从下蹲状态站起来的过程中,先向上做加速运动,后向上做减速运动,最后回到静止状态,人先先处于超重状态后处于失重状态;
    所以“起立”、“下蹲”过程,都能出现体重计的示数大于A0的现象;
    故D正确,ABC错误。
    故选:D。
    (2023秋•石家庄期末)如图所示,一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水,假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动,且忽略空气阻力,则( )
    A.容器自由下落时,小孔向下漏水
    B.将容器竖直向上抛出,容器向上运动时,小孔向下漏水;容器向下运动时,小孔不向下漏水
    C.将容器竖直向上抛出,不管是容器向上运动,还是向下运动,小孔都向下漏水
    D.将容器竖直向上抛出,不管是容器向上运动,还是向下运动,小孔都不向下漏水
    【解答】解:无论是让容器自由下落,还是竖直上抛,抛出之后的物体都只受到重力的作用,水和容器都是处于完全失重状态,此时水和容器的运动状态相同,它们之间没有相互作用,水不会流出,所以不管怎样,水都不会漏下来,所以ABC错误,D正确。
    故选:D。
    【素养提升】
    (2023秋•新市区校级期末)将一个质量为0.5kg的小球竖直向上抛出,最终落回抛出点,运动过程中所受阻力大小恒定,方向与运动方向相反。该过程的v﹣t图像如图所示,g取10m/s2。则小球( )
    A.受到的阻力大小为6N
    B.落回到抛出点时的速度大小为
    C.上升过程与下落过程都处于超重状态
    D.上升过程与下落过程所用时间之比为2:3
    【解答】解:A.由图可知小球上升过程中的加速度大小为,解得:a1=12m/s2
    根据牛顿第二定律有mg+f=ma1
    解得受到的阻力大小为f=1N,故A错误;
    BD.小球下落过程的加速度大小为,解得:a2=8m/s2
    根据,
    可得小球上升与下落所用时间之比为,解得:
    则小球下落的时间为
    小球落回到抛出点的速度大小为v2=a2t2,解得:,故B正确,D错误;
    D.小球在上升过程和下落过程加速度方向均向下,所以小球均处于失重状态,故D错误。
    故选:B。
    (2023秋•广州期末)如图所示,台秤上有一装水容器,容器底部用一质量不计的细线系住一个乒乓球。某时刻细线断开,乒乓球向上加速运动,在此过程中,关于台秤的示数与线断前相比的变化情况及原因。下列说法正确的是( )
    A.容器、水、乒乓球整个系统的重心加速下移,处于失重状态,所以示数变小
    B.细线断后不再向上提拉容器底部,所以示数变大
    C.细线断后,乒乓球有向上的加速度,处于超重状态,故示数变大
    D.由于乒乓球仍在容器中,所以示数与细线断前相同
    【解答】解:细线断开,乒乓球向上加速运动,处于超重状态,相当于还有一个等体积的水球在向下加速移动,因为水球的质量大于乒乓球的质量,所以整个系统的重心是加速下移的,处于失重状态,所以示数变小,故A正确,BCD错误;
    故选:A。
    (2023秋•长安区校级期末)利用智能手机的加速度传感器可直观显示手机的加速度情况。用手掌托着手机,打开加速度传感器后,手掌从静止开始竖直向上抛出手机,后又接住。以竖直向上为正方向,测得手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图所示,则手机可能在( )
    A.t1~t2时间内减速上升,t2~t3时间内加速下降
    B.t1~t2时间内加速上升,t2~t3时间内减速上升
    C.t1~t2时间内减速上升,t2~t3时间内加速上升
    D.t1~t2时间内加速上升,t2~t3时间内减速下降
    【解答】解:图像与时间轴围成的“面积”表示速度的变化量;根据图像可知,t1时刻手机加速度最大,t1时刻之后,手机加速度依然是正值,手机还要继续加速上升,t2时刻手机加速度为0,此时手机向上的速度最大,之后手机的加速度反向,开始减速上升;加速过程速度变化量(增加量)大于减速过程速度的变化量(减少量),则t2~t3手机的运动方向一直向上,所以t1~t2时间内加速上升,t2~t3时间内减速上升。故B正确,ACD错误;
    故选:B。
    【能力培优】
    (2023秋•洛阳期末)如图1所示,一个同学在竖直升降的电梯内,探究超重失重现象。该同学站在磅秤上的总质量为50kg。电梯由静止开始向下做匀加速运动,这时开始计时。该同学在磅秤上的示数随时间变化情况F﹣t图线如图2,最后电梯恰好停在地面上,重力加速度取g=10m/s2,求:
    (1)电梯做匀速运动时的速度大小;
    (2)电梯降落的总位移的大小。
    【解答】解:(1)对于启动状态有:mg﹣F1=mα1,
    代入数据得:α1=2m/s2,
    6s末的速度v=α1t1=2×6m/s=12m/s,
    电梯做匀速运动时的速度大小为12m/s。
    (2)加速下降的位移x1m=36m,
    匀速运动的位移x1=vt2=12×6m=72m,
    对于制动状态有:F3﹣mg=mα3,
    代入数据得:α3=4m/s2
    制动的时间t3s=3s,
    制动的位移x3m=18m,
    x=x1+x2+x3=36m+72m+18m=126m。
    答:(1)电梯做匀速运动时的速度大小为12m/s;
    (2)电梯降落的总位移的大小为126m。
    (2021秋•蓝田县期末)跳伞运动员做低空跳伞表演,他从224m的高空离开飞机开始下落,最初未打开降落伞,自由下落一段距离打开降落伞,运动员以12.5m/s2的加速度匀减速下降,为了运动员的安全,要求运动员落地的速度不得超过5m/s(g=10m/s2)。求:
    (1)运动员打开降落伞后做匀减速下降时,是处于超重状态还是失重状态,并说明原因;
    (2)运动员打开降落伞时,离地面的高度至少为多少?
    (3)运动员在空中的最短时间为多少?
    【解答】解:(1)超重状态。原因:此时运动员做竖直向下减速运动,运动员的加速竖直向上,绳上的拉力大于运动员的重力,故为超重状态。
    (2)设运动员打开降落伞时的速度为v,则

    解得v=50m/s
    此时,运动员离地面的高度
    (3)打开降落伞之前做自由落体运动的时间
    打开降落伞后做匀减速运动的时间
    故在空中的最短时间为t=t1+t2=8.6s。
    特征状态
    加速度
    视重(F)与重力关系
    运动情况
    受力示意图
    平衡
    a=0
    F=mg
    静止或匀速直线运动
    超重
    向上
    由F-mg=ma得F=m(g+a)>mg
    向上加速或向下减速
    失重
    向下
    由mg-F=ma得F=m(g-a)

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