高中物理教科版 (2019)必修 第一册超重与失重一课一练

这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第一册超重与失重一课一练，共36页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，两弹簧分别固定在箱子的上下底面，两弹簧间有一可看作质点的小球，静止时小球与箱子侧面的O点等高。当箱子在竖直方向运动时，下列说法正确的是（ ）
A．若小球与M点等高，则小球处于超重状态
B．若小球与N点等高，则小球处于失重状态
C．若小球与O点等高，则小球一定匀速运动
D．小球的加速度大小不可能大于重力加速度g
2．某同学通过在压力传感器上做下蹲和起立的动作来研究超重和失重现象。如图所示，该同学先由直立站姿快速下蹲，短暂停留后快速站起，在这一过程中压力传感器通过计算机实时地把压力随时间变化曲线呈现出来，则此曲线可能是（ ）
A． B．
C． D．
3．在饮料瓶的下方戳一个小孔，瓶中灌水，手持饮料瓶，小孔中有水喷出，放手让瓶自由下落，忽略空气的阻力，喷水的情况如何变化（ ）
A．不再有水流出
B．还会有水流出，只是水流变小
C．还会有水流出，且水流不变
D．还会有水流出，且水流变大
4．如图所示，质量为的某同学站在升降机中的磅秤上，某一时刻该同学发现磅秤的示数为，则在该时刻升降机的运动情况可能是（ ）
A．匀速上升B．加速上升C．减速上升D．加速下降
5．如图所示，一位同学手持球拍托乒乓球沿水平直线跑动，球拍与乒乓球相对静止且均相对该同学静止，球拍平面和水平面之间夹角为。设球拍和乒乓球质量分别为M、m，不计球拍和乒乓球之间摩擦，不计空气阻力，已知重力加速度为g，则（ ）
A．该同学做匀速直线运动B．乒乓球处于平衡状态
C．球拍受到的合力大小为D．球拍对乒乓球的支持力大小为
6．如图所示，将物体A放在容器B中，以某一速度把容器B竖直上抛，不计空气阻力，运动过程中容器B的底面始终保持水平，下列说法正确的是（ ）
A．在上升和下降过程中A对B的压力大小都一定等于零
B．上升过程中A对B的压力大小大于物体A受到的重力大小
C．下降过程中A对B的压力大小大于物体A受到的重力大小
D．在上升和下降过程中A对B的压力大小都等于物体A受到的重力大小
7．图甲是我国运动员在伦敦奥运会上蹦床比赛的一个情景。设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，运动员的脚在接触蹦床过程中，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律，如图乙所示。g取10m/s2，不计空气阻力，根据F—t图像可知，以下说法错误的是（ ）
A．运动员在4.8s ~ 5.4s内处于超重状态
B．运动员在11s ~ 12s内先处于失重状态再处于超重状态再处于失重状态
C．跳跃节奏稳定后，处于完全失重状态持续的最长时间为1.6s
D．运动员重心离开蹦床上升的最大高度是12.8m
8．如图甲所示，质量为m=60kg的同学，双手抓住单杠做引体向上。他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10m/s2，由图像可知（ ）

A．t=0.4s时，他正处于失重状态
B．t=0.5s时，他的加速度约为3m/s2
C．t=1.1s时，他受到单杠的作用力的大小约为600N
D．t=1.5s时，他正处于超重状态
9．电梯天花板上固定一弹簧测力计，测力计下挂一重物。电梯静止时，测力计读数为50N。若电梯向下运动时，测力计读数恒为45N，则此时电梯做（ ）
A．匀速运动B．匀加速运动C．匀减速运动D．变加速运动
10．如图所示，在台秤的托盘上放一个支架，支架上固定一电磁铁A，电磁铁A的正下方有一铁块B，电磁铁A不通电时，台秤的示数为G。某时刻接通电源，在铁块B被吸引起来的过程中，台秤的示数将（ ）

A．不变B．变大
C．变小D．忽大忽小
11．如图，用手托住几本教材，下列哪种情况下教材对手的作用力比教材的重力大（ ）

A．使书本匀速向上运动B．使书本匀速向下运动
C．使书本匀减速向下运动D．使书本匀减速向上运动
12．超重与失重是宇航员生活和工作中的两大难题。 实际上，在我们的生活中也充满了超重和失重。假如某同学家住10楼， 那么，他从一楼开始坐电梯回家的过程中，体验到的将是（ ）
A．先超重，后平衡，再失重
B．先失重，后平衡，再超重
C．一直超重
D．一直失重
二、多选题
13．如图，倾斜的光滑杆与水平方向的夹角为37°，一质量为m=1kg的小环套在杆上位于底端，现施加一个竖直向上的拉力F作用在小环上，作用时间t1=1s后撤掉该力，小环再经时间t2=1s恰好返回杆的底端（最初出发处）。（g=10m/s2），下列说法正确的是（ ）
A．恒力F的大小为12N
B．滑块返回斜面底端时的速度为6m/s
C．滑块撤掉F前后的加速度分别2m/s2和6m/s2
D．撤掉F之前，小环处于超重状态；撤掉F之后到返回出发点之前，小环处于失重状态
14．如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景．宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（ ）
A．火箭加速上升时，宇航员处于失重状态
B．飞船加速下落时，宇航员处于超重状态
C．飞船落地前减速下落时，宇航员对座椅的压力大于其重力
D．火箭加速上升时的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力大于其重力
15．“天宫二号”绕地球运动时，里面所有物体都处于完全失重状态，则在其中可以完成下列哪个实验（ ）
A．水银温度计测量温度
B．做托里拆利实验
C．验证阿基米德原理
D．用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律
16．如图用绳吊着一个盛有水的容器，体积相同的木球和金属球用轻质弹簧连接，竖直悬浮于水中，木球在上，弹簧处于伸长状态，重力加速度大小为g，以下说法正确的是（ ）

A．剪断绳子的瞬间，木球加速度大于g
B．剪断绳子的瞬间，金属球加速度等于g
C．剪断弹簧的瞬间，木球加速度大于金属球加速度
D．剪断弹簧的瞬间，木球加速度等于金属球加速度
17．某同学想探究不同情境下体重计示数的变化情况。已知该同学的质量为50kg，取重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．该同学下蹲的过程中（不含静止时刻），放置在水平地面上的体重计的示数可能先小于50kg后大于50kg
B．该同学下蹲的过程中（不含静止时刻），放置在水平地面上的体重计的示数一直小于50kg
C．在以大小为2m/s2的加速度匀减速下降的竖直电梯中，人站在体重计上时体重计的示数为60kg
D．在以大小为2m/s2的加速度匀减速上升的竖直电梯中，人站在体重计上时体重计的示数为60kg
18．如图（甲）所示为太空探索公司猎鹰火箭助推器回收画面。火箭发射后，助推器点火提供向上的推力，到达某一高度后与火箭分离，并立即关闭发动机，在接近地面某处重启发动机减速并使助推器的速度在着陆时为零。从火箭发射开始计时，助推器上速度传感器测得助推器竖直方向的速度如图（乙）所示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（ ）

A．t1~t3的过程中，助推器先处于超重状态然后处于失重状态
B．t3~t4的过程中助推器处于超重状态
C．t2时刻助推器与火箭分离并关闭发动机
D．若t2v2
三、实验题
19．如图甲所示，某物理兴趣小组利用低成本实验材料制作了一个便携力学传感器，能实时显示压力F—时间t图像，并能够进行数据分析。研究小组使用它在课堂上模拟电梯的上升和下降过程，把砝码水平放置在传感器上面，拉住细绳使传感器从静止开始，在竖直方向上运动。一段时间后得到的图像如下图乙所示，从图像上选取的点的力学数据如下表1所示，重力加速度g取。
表1
请你分析以上图像和表格信息，回答下列问题：
(1)该小组使用的钩码质量为______
A．0.5gB．5gC．50gD．500g
(2)在A至I点中，钩码处于失重状态且加速度小于的点有
(3)从D点到E点，钩码的加速度变化情况是______
A．先向上减小 后向下减小B．先向上减小 后向下增大
C．先向下增大 后向下增大D．先向上增大 后向下减小
四、解答题
20．质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？
（1）升降机匀速上升；
（2）升降机以4m/s2的加速度匀加速上升；
（3）升降机以5m/s2的加速度匀加速下降。
21．物理课学习超重与失重现象后，某同学回家乘坐电梯时用心体会了一下，发现从电梯上升到停止的过程中，他经历了先加速再匀速，最后减速的运动过程。每次都是在17层到18层（他住18层）的过程中，有明显减速的感觉。有一天，该同学用手机测出电梯减速时的加速度大小为，设该同学的质量为60kg，g=10m/s2求：
（1）电梯从17层到18层减速过程中，该同学处于超重状态还是失重状态？
（2）减速过程中，该同学对电梯底面的压力大小？
（3）电梯以多大的加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零。
22．一物体受到竖直向上的拉力F的作用，如图所示，当拉力时，物体向上的加速度，不计空气阻力，g取。请完成以下3个问题：
（1）物体处于失重还是超重状态？
（2）物体的质量m为多大？
（3）物体由静止开始向上运动2s时，撤去F，则物体上升的最大高度是多少？

点
A
B
C
E
F
G
H
I
力/N
0.50
0.81
0.21
0.03
0.15
0.74
0.08
0.98
《4.7超重与失重 同步练习1----2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册》参考答案
1．C
【详解】A．若小球与M点等高，对小球受力分析可知小球受到的合力方向竖直向下，根据牛顿第二定律，小球的加速度方向与合力方向相同，因此加速度的方向竖直向下，小球处于失重状态，故A错误；
B．若小球与N点等高，对小球受力分析可知小球受到的合力方向竖直向上，根据牛顿第二定律，小球的加速度方向与合力方向相同，因此加速度的方向竖直向上，小球处于超重状态，故B错误；
C．根据牛顿第一定律，当小球所受合力为零时，保持静止或者匀速直线运动状态，静止时小球与箱子侧面的O点等高，说明此时小球受到的合力为零，当箱子在竖直方向运动时，小球随箱子一起运动，若小球与O点等高，小球一定匀速运动，故C正确；
D．当两弹簧的合力不为零，并且跟小球重力方向相同时，小球受到的合力大于重力，根据牛顿第二定律，小球的加速度大小大于重力加速度g，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】在下蹲过程中，学生从刚开始静止到蹲下之后处于静止，向下做先加速后减速运动，加速度方向先向下后向上，先是处于失重状态然后处于超重状态，压力先小于重力后大于重力；在起立的过程中，向上先加速后减速运动，加速度先向上后向下，即先是处于超重状态后处于失重状态，压力先大于重力后小于重力。
故选A。
3．A
【详解】放手让瓶自由下落，水与饮料瓶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，水不会流出。
故选A。
4．B
【详解】该同学所受支持物的弹力大于本身的重力，为超重现象，加速度方向竖直向上。
故选B。
5．C
【详解】AB．该同学手持球拍托乒乓球沿水平直线跑动，不计球拍和乒乓球之间摩擦，不计空气阻力，对乒乓球受力分析如图所示，则乒乓球所受的合力为
由牛顿第二定律得
乒乓球在水平方向做匀加速运动，由于球拍与乒乓球相对静止且均相对该同学静止，乒乓球、球拍和该同学具有相同的加速度，故AB错误；
C．球拍受到的合力大小为
故C正确；
D．球拍对乒乓球的支持力大小为
故D错误。
【点睛】
6．A
【详解】对A、B组成的系统分析可知，系统只受重力作用，由牛顿第二定律可知，整个系统加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重，所以A、B之间无相互作用力，所以在上升和下降过程中A对B的压力大小都一定等于零。
故选A。
7．D
【详解】A．由图像可知，0 ~ 3.6s内，弹力等于重力，运动员在4.8s ~ 5.4s内，弹力大于重力，故运动员处于超重状态，故A正确，不符合题意；
B．由图乙可知，运动员在11s ~ 12s内，运动员受到的弹力先小于重力，再大于重力，然后再小于重力，故运动员先处于失重状态再处于超重状态再处于失重状态，故B正确，不符合题意；
C．由图像可知运动员离开蹦床后做竖直上抛运动，离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s，再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s，它们的时间间隔均为1.6s，故处于完全失重状态的最长时间为1.6s，故C正确，不符合题意；
D．由图像可知，离开蹦床的最长时间为1.6s，由对称性可知，上升时间为0.8s，则上升的最大高度为
故D错误，符合题意。
故选D。
8．C
【详解】A．t=0.4s时他向上加速运动，加速度方向向上，他处于超重状态，A错误；
B．根据速度-时间图像斜率表示加速度可知，t=0.5s时，由
知他的加速度约为0.3m/s2，B错误；
C．t=1.1s时他的速度达到最大值，v-t图线斜率为零，表示加速度为0，他受到的单杠的作用力刚好等于重力600N，C正确；
D．t=1.5s时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，D错误。
故选C。
9．B
【详解】电梯静止时，测力计读数为50N，则物体的重力为
若电梯向下运动时，测力计读数恒为45N，说明弹簧的弹力小于物体的重力，物体的合力向下不变，加速度恒定向下，所以电梯向下做匀加速运动，B正确。
故选B。
10．B
【详解】电磁铁A对铁块B的引力是非接触力，且B离A越近，受到的引力越大，所以电磁铁A通电后，B上升的运动是加速度增大的加速运动。将整个装置视为整体，铁块向上加速，整体处于超重状态，即整体处于超重状态，可知整体对台面的压力将大于整体的重力，台秤示数变大。
故选B。
11．C
【详解】AB．使教材匀速向上、向下运动均处于平衡状态，支持力等于重力大小，由牛顿第三定律可知压力大小等于支持力大小，说明教材对手的作用力与教材的重力大小相同，AB错误；
C．使教材匀减速向下运动，合力向上，支持力大于重力大小，教材对手的作用力比教材的重力大，C正确；
D．使书本匀减速向上运动，合力向下，支持力小于重力大小，则教材对手的作用力比教材的重力小，D错误；
故选C。
12．A
【详解】该同学一楼开始坐电梯回家到10楼的过程中，该同学先向上加速，加速度方向向上；接在向上匀速，加速度为0；最后向上减速，加速度方向向下；则他体验到的将是先超重，后平衡，再失重。
故选A。
13．CD
【详解】有拉力时，对小环根据牛顿第二定律可得
撤去拉力后，对小环根据牛顿第二定律可得
解得
由运动学公式
有拉力时，由位移公式
撤去拉力后，根据位移公式
解得
A．由上述讨论，可解得,故A错误；
B．撤去拉力时速度为
返回时的速度为
故B错误；
C．根据前面的分析，撤掉F前后的加速度大小分别为和，故C正确；
D．撤掉F之前，加速度沿杆向上，有竖直向上的分量，处于超重状态，撤掉F之后，加速度沿杆向下，有竖直向下的分量，处于失重状态，故D正确。
故选CD。
14．CD
【详解】A．火箭加速上升时，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，故A错误；
B．飞船加速下落时，加速度方向向下，宇航员处于失重状态，故B错误；
C．飞船在落地前减速，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，宇航员对座椅的压力大于其重力，故C正确；
D．火箭加速上升的加速度逐渐减小时，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，宇航员对座椅的压力大于其重力，故D正确。
故选CD。
15．AD
【详解】物体处于完全失重状态，与重力有关的一切物理现象都消失了。托里拆利实验用到了水银的压强，由于与重力加速度g有关，故该实验不能完成；阿基米德原理中的浮力也与重力加速度g有关，故该实验也不能完成；水银温度计测温度利用了液体的热胀冷缩原理，弹簧测力计测拉力与重力无关。
故选AD。
16．AC
【详解】A开始时木球受向下的重力，向上的浮力和弹簧向下的拉力，此时弹簧处于拉伸状态；剪断绳子的瞬间，则处于完全失重状态，则浮力消失，弹簧的弹力不变，则此时木球球受向下的重力和弹力作用，由牛顿第二定律可得
所以木球加速度大于g，故A正确；
B．开始时金属球受向下的重力，向上的浮力和弹簧向上的拉力；剪断绳子的瞬间，则处于完全失重状态，则浮力消失，弹簧的弹力不变，则此时木球球受向下的重力和向上的弹力作用，由牛顿第二定律可得
所以金属球加速度小于g，故B错误；
CD．剪断弹簧的瞬间，两球受到浮力和重力的作用，由三力平衡可知，浮力和重力的合力等于弹簧弹力的大小，根据牛顿第二定律
体积相同的木球质量小于金属球，所以木球加速度大于金属球加速度，故C正确，D错误。
故选AC。
17．AC
【详解】AB．该同学在体重计上下蹲时，人体重心下移，先加速下降，加速度向下，此时同学处于失重状态，同学对体重计的压力小于自身所受重力，然后减速下降，加速度向上，此时同学处于超重状态，故体重计的示数先小于50kg后大于50kg，故A正确，B错误；
C．当电梯以2m/s2的加速度匀减速下降时，由牛顿第二定律有
解得
所以
故C正确；
D．当电梯以2m/s2的加速度匀减速上升时，由牛顿第二定律有
解得
所以
故D错误。
故选AC。
18．BD
【详解】A．t1~t3的过程中，助推器只在重力作用下先向上减速后向下加速，加速度向下，则总是处于失重状态，选项A错误；
B．t3~t4的过程中助推器向下减速，加速度向上，处于超重状态，选项B正确；
C．t1时刻助推器与火箭分离并关闭发动机，助推器向上做减速运动，选项C错误；
D．因t2时刻助推器到达最高点，则由面积关系可知t轴以上图像的面积等于t轴以下图像的面积，若从0~t1时间内做匀加速直线运动，则
因t2v2
选项D正确。
故选BD。
19．(1)C
(2)C
(3)B
【详解】（1）由图乙可知
得
故选C。
（2）钩码处于失重状态时，
由牛顿第二定律
得
当时，
故有
在A至I点中，钩码处于失重状态且加速度小于的点只有C点符合。
故选C。
（3）从D点到E点，由图像可知先大于重力逐渐减小过程中
加速度向上减小；
当小于重力再继续逐渐减小过程中
加速度向下增大。
故选C。
20．（1）600N；（2）840N；（3）300N
【详解】（1）当升降机匀速上升时，a=0，由牛顿第二定律知
FN﹣mg=0
所以
FN=mg=600 N
由牛顿第三定律，人对体重计的压力，即体重计的示数为600N；
（2）当升降机以4m/s2 的加速度加速上升时，有
FN﹣mg=ma
所以
FN=m（g+a)=60×（10+4）N=840 N
由牛顿第三定律，人对体重计的压力，即体重计的示数为840 N（超重状态）；
（3）当升降机以5m/s2 的加速度加速下降时，此时a的方向向下，有
mg﹣FN=ma
所以
FN=m（g﹣a)=60×（10﹣5）N=300N
由牛顿第三定律，人对体重计的压力，即体重计的示数为300N（失重状态）。
21．（1）失重状态；（2）；（3）10m/s2
【详解】（1）电梯从17层到18层减速过程中，加速度向下，所以该同学处于失重状态；
（2）减速过程中，对该同学，根据牛顿第二定律有：
代入数据解得
（3）电梯底面对人的支持力为零时，根据牛顿第二定律有：
解得
10m/s2
22．（1）超重；（2）3kg；（3）15m
【详解】（1）物体有向上的加速度，则物体处于超重状态。
（2）选加速度方向（向上）为正方向，列牛顿第二定律方程有
得
（3）F撤去之前，位移为
末速度
撤去F之后，物体将做初速度为，加速度大小为g的匀减速直线运动（或竖直上抛运动），速度减到0时，到达最高点，设此阶段位移大小为，则由速度与位移关系式得
所以，上升的最大高度为