【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：超重和失重

这是一份【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：超重和失重，共13页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共17小题；共68分）
1. 下列说法中正确的是
A. 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
B. 蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C. 举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D. 体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态

2. 如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0 时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力 F 随时间 t 的变化图象如图乙所示，则
A. t2∼t3 时间内，小球速度先增大后减小
B. t2 时刻弹簧弹力等于小球重力
C. t3 时刻小球处于超重状态
D. t1∼t2 时间内，小球向上运动

3. 如图所示，一乒乓球用细绳系于盛有水的容器底部，某时刻细绳断开，在乒乓球上升到水面的过程中，台秤示数
A. 变大B. 不变C. 变小D. 先变大后变小

4. 如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”。此过程中
A. 人被向上“托起”时处于失重状态
B. 人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小
C. 人对气流的作用力大小等于气流对人的作用力大小
D. 人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力

5. 如图所示，一轻质弹簧上端固定在升降机的天花板上，下端挂一小球，在升降机匀速竖直下降过程中，小球相对于升降机静止，若升降机突然停止运动，设空气阻力可忽略不计，弹簧始终在弹性限度内，且小球不会与升降机的内壁接触，则小球在继续下降的过程中
A. 加速度逐渐减小，小球处于失重状态
B. 加速度逐渐增大，小球处于超重状态
C. 速度逐渐减小，小球处于失重状态
D. 速度逐渐增大，小球处于超重状态

6. 在下面所介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象?
①荡秋千经过最低点的小孩 ② 汽车过凸形桥③ 汽车过凹形桥④在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器
A. ①②B. ①③C. ①④D. ③④

7. 一个小杯子的侧壁有一小孔，杯内盛水后，水会从小孔射出。（如图）。现使杯自由下落，则杯中的水
A. 会比静止时射得更远些B. 会比静止时射得更近些
C. 与静止时射得一样远D. 不会射出

8. 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 的压力都一定为 0
B. 上升过程中 A 对 B 的压力大于物体 A 受到的重力
C. 下降过程中 A 对 B 的压力大于物体 A 受到的重力
D. 在上升和下降过程中 A 对 B 的压力都等于物体 A 受到的重力

9. 如图所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的 v−t 图象，则
A. 物体在 0∼2 s 处于失重状态
B. 物体在 2∼8 s 处于超重状态
C. 物体在 8∼10 s 处于失重状态
D. 由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态

10. 下列几种情况中，升降机绳索拉力最大的是
A. 以很大速度匀速上升B. 以很小速度匀速下降
C. 上升时以很大的加速度减速D. 下降时以很大的加速度减速

11. 在升降机里，一个小球系于弹簧下端，如图所示，升降机静止时，弹簧伸长 4 cm，升降机运动时，弹簧伸长 2 cm，则升降机运动情况是
A. 以 1 m/s2 的加速度加速下降B. 以 4.9 m/s2 的加速度减速上升
C. 以 1 m/s2 的加速度加速上升D. 以 4.9 m/s2 的加速度减速下降

12. 下面关于失重和超重的说法，正确的是
A. 物体处于失重状态时，所受重力减小；处于超重状态时，所受重力增大
B. 在电梯上出现失重状态时，电梯必定处于下降过程
C. 在电梯上出现超重现象时，电梯有可能处于下降过程
D. 只要物体运动的加速度方向向上，物体必定处于失重状态

13. 如图所示，一个质量为 M 的人站在台秤上，用跨过定滑轮的绳子将质量为 m 的物体自高处放下，当物体以加速度 a 加速下降（aA. (M−m)g+ma B. (M+m)g−ma
C. (M−m)g D. (M−m)g−ma

14. 如图所示，台秤上放置盛水的杯，杯底用细线系一木质小球，若细线突然断裂，则在小木球上浮到水面的过程中，台秤的示数将
A. 变小B. 变大C. 不变D. 无法判断

15. 如图所示， A 为电磁铁， C 为胶木秤盘， A 和 C （包括支架）的总质量为 M ， B 为铁片，质量为 m ，整个装置用轻绳悬挂于 O 点。当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳拉力 F 的大小为
​
A. F=mgB. ​mgC. F=(M+m)gD. F>(M+m)g

16. 某同学为了研究超重和失重现象，将重为 50 N 的物体带进竖直升降的电梯中，放置在压力传 感器的水平载物面上。电梯由启动到停止的过程中，测得压力（F）-时间（t）变化的图象如图所示。设在 t1=3 s 和 t2=8 s 时电梯的速度分别为 v1 和 v2，由此他做出判断
A. 电梯在上升，v1>v2 B. 电梯在上升，v1C. 电梯在下降，v1v2

17. 如图所示，升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体，升降机静止时弹簧伸长 4 cm，运动时弹簧伸长 2 cm，则升降机的运动情况可能是
A. 以 a=1 m/s2 的加速度加速下降
B. 以 a=1 m/s2 的加速度加速上升
C. 以 a=4.9 m/s2 的加速度加速上升
D. 以 a=4.9 m/s2 的加速度加速下降

二、双项选择题（共12小题；共48分）
18. 2011 年 8 月 27 日，世界田径锦标赛在韩国大邱举行。如图所示，在撑竿跳高比赛中，运动员（若不计空气阻力）
A. 起跳时竿对她的弹力大于她的重力
B. 起跳时竿对她的弹力小于她的重力
C. 起跳以后的下落过程中她处于超重状态
D. 起跳以后的下落过程中她处于失重状态

19. 某人在地面上用弹簧测力计称得其体重 490 N。他将弹簧测力计移至电梯内称其体重，t0 至 t3 时间段内，弹簧测力计的示数如图所示，电梯运行的 v−t 图象可能是（取电梯向上运动的方向为正）
A. B.
C. D.

20. 质量为 m 的物体放置在升降机内的台秤上，现在升降机以加速度 a 在竖直方向上做匀变速直线运动，若物体处于失重状态，则
A. 升降机加速度方向竖直向下B. 台秤示数减少 ma
C. 升降机一定向上运动D. 升降机一定做加速运动

21. 原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体 A 静止在地板上，如图所示。现发现 A 突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此时升降机的运动可能是
A. 加速上升B. 减速上升C. 加速下降D. 减速下降

22. 如图所示为蹦极运动的示意图。弹性绳的一端固定在 O 点，另一端和运动员相连。运动员从 O 点自由下落，至 B 点弹性绳自然伸直，经过合力为零的 C 点到达最低点 D，然后弹起。整个过程中忽略空气阻力。分析这一过程，下列表述正确的是
A. 从 O 点到 B 点，运动员的加速度增大，处于失重状态
B. 从 B 点到 C 点，运动员的速率减小，处于失重状态
C. 从 B 点到 C 点，运动员的速率增大，处于失重状态
D. 从 C 点到 D 点，运动员的加速度增大，处于超重状态

23. 如图所示，升降机的弹簧秤上端固定于顶板上，下端挂一重物，升降机匀速运动时，弹簧秤的示数为 G，后来发现其示数比 G 大了，则升降机的运动可能是
A. 向上加速运动B. 向上减速运动C. 向下加速运动D. 向下减速运动

24. 木箱内装一球，木箱的内宽恰与球的直径相等，如图所示。当木箱以初速度 v0 做以下运动时，球与木箱间有作用力的是（不计空气阻力）
A. 匀速运动B. 竖直上抛C. 竖直下抛D. 匀加速上升

25. 如图所示，在升降机的天花板上固定一摆长为 l 的单摆，摆球的质量为 m。升降机保持静止，观察摆球正以小角度 θ0 左右摆动，且振动周期为 T。已知重力加速度大小为 g，不计空气阻力，则下列说法正确的是
A. 若仅将摆球的质量增大一倍，其余不变，则单摆的振动周期不变
B. 若升降机匀加速上升，利用此单摆来测定当地的重力加速度，则测量值偏大
C. 设想当摆球摆到最低点时，升降机突然以加速度 g 竖直下落，则摆球相对于升降机做匀速直线运动
D. 设想当摆球摆到最高点时，升降机突然以加速度 g 竖直下落，则摆球相对于升降机做匀速圆周运动

26. 如图所示，塔吊臂上有一个可以沿水平方向运动的小车 A，小车 A 通过钢索吊着物体 B，在小车 A 与物体 B 以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时，钢索将物体 B 从地面上吊起。A 、 B 之间的距离 d 随时间 t 以 d=H−2t2 的规律变化，式中 H 为小车 A 距地面的高度。这段时间内从地面上观察，下列说法中正确的是
A. 物体 B 的运动轨迹是直线
B. 物体 B 的运动轨迹是曲线
C. 钢索对物体 B 的拉力等于物体 B 所受的重力
D. 钢索对物体 B 的拉力大于物体 B 所受的重力

27. 如图，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物块。开始时，升降机做匀速运动，物块相对于斜面匀速下滑。当升降机加速上升时，
​
A. 物块与斜面间的摩擦力减小B. 物块与斜面间的正压力增大
C. 物块相对于斜面减速下滑D. 物块相对于斜面匀速下滑

28. “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 点是人能到达的最低点，b 点是人静止悬吊着时的平衡位置，人在从 P 点下落到最低点 c 的过程中
A. 人在 Pa 段做自由落体运动，处于完全失重状态
B. 人在 ab 段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态
C. 人在 bc 段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态
D. 人在 c 点，人的速度为零，其加速度为零

29. 如图甲所示，在电梯厢内轻绳 AO 、 BO 、 CO 连接吊着质量为 m 的物体，轻绳 AO 、 BO 、 CO 对轻质结点 O 的拉力分别为 F1 、 F2 、 F3 .现电梯厢竖直向下运动其速度 v 随时间 t 的变化规律如图乙所示，重力加速度为 g，则
A. 在 0−t1 时间内，F1 与 F2 的合力等于 F3
B. 在 0−t1 时间内，F1 与 F2 的合力大于 mg
C. 在 t1−t2 时间内，F1 与 F2 的合力小于 F3
D. 在 t1−t2 时间内，F1 与 F2 的合力大于 mg

三、多项选择题（共1小题；共4分）
30. 利用传感器和计算机可以研究力的大小变化情况，实验时让某同学从桌子上跳下，自由下落 H 后双脚触地，他顺势弯曲双腿，他的重心又下降了 h。计算机显示该同学受到地面支持力 F 随时间变化的图象如图所示。根据图象提供的信息，以下判断不正确的是
A. 在 0 至 t2 时间内该同学处于失重状态
B. 在 t2 至 t3 时间内该同学处于超重状态
C. t3 时刻该同学的加速度为零
D. 在 t3 至 t4 时间内该同学的重心继续下降
答案
第一部分
1. B
2. A
【解析】由图可知 t2∼t3 时间内，小球从最低点上升直到离开弹簧，受到的弹力一直减小，合力先减小后反向增大，由牛顿第二定律可知，加速度先减小后反向增大，小球的速度先增大后减小，故A正确；t2 时刻小球在最低点，此时弹簧弹力大于小球重力，故B错误；t3 时刻小球与弹簧脱离，处于失重状态，故C错误；t1∼t2 时间内，小球从刚与弹簧接触到压缩弹簧至最短，故小球向下运动，故D错误。
3. C
【解析】同体积的水比乒乓球的质量大，在乒乓球加速上升的过程中，水和乒乓球系统的重心加速下降，处于失重状态，台秤示数变小。
4. C
【解析】人被加速向上“托起”时处于超重状态，A错；气流对人的作用力大于人受到的重力，B、D错；人与气流的相互作用力大小相等，C对。
5. B
【解析】升降机突然停止，小球由于惯性继续向下运动，受到弹簧的拉力越来越大，拉力方向与其运动方向相反，故小球做减速运动，加速度方向向上，则小球处于超重状态；小球加速度增大，B正确；A、C、D错误。
6. B
【解析】物体在竖直平面内做圆周运动，受重力和拉力（或支持力）的作用，物体运动至最高点时向心加速度向下，则 mg−FN=mv2R，有 FNmg，物体处于超重状态。由以上分析知 ①③ 将出现超重现象。
7. D
8. A
【解析】以 A 、 B 整体为研究对象，在上升和下降过程中，A 、 B 的加速度都为重力加速度，处于完全失重状态，A 对 B 的压力为 0，故A正确．
9. C
【解析】从加速度的角度判断，由题意知 0∼2 s 物体的加速度竖直向上，则物体处于超重状态；
2∼8 s 物体的加速度为零，物体处于平衡状态；
8∼10 s 物体的加速度竖直向下，则物体处于失重状态，故C选项正确.
10. D
【解析】当重物处于超重时，升降机绳索拉力最大，所以可能的情况有加速上升或减速下降。
11. B
12. C
【解析】加速度向下，物体处于失重状态，加速度向上，物体处于超重状态，超重和失重并非物体的重力增大或减小，而是使悬绳或支持面的弹力增大或减小；电梯加速向上运动时，物体处于超重状态，电梯减速下降时，也处于超重状态。
13. A
【解析】对人和物体分别进行受力分析后，根据牛顿第二定律写出方程。对人有：FT+FN=Mg，对 m 有：mg−FTʹ=ma，由此解得 FN=(M−m)g+ma。利用超重、失重的概念解答是很简捷的，如果物体不动，那么绳对物体的拉力 FT=mg，此时台秤读数 FN=Mg−FT=(M−m)g。当物体以 a 加速下降时，由于失重，此时绳对物体的拉力 FT=m(g−a)，所以，此时台秤读数为 FN=Mg−FTʹ=(M−m)g+ma。
14. A
15. D
【解析】铁片 B 由静止被吸引上升，必为加速上升。
​对 A 、 B 、 C 系统，当铁片 B 加速上升时，系统整体的重心加速上移，系统处于超重状态，故轻绳拉力 F>(M+m)g 。应选 D。
16. B
【解析】在 0∼4 s 内，F>mg，故物体处于超重状态，电梯具有向上的加速度，电梯一定加速上升，而且在 t=3 s 时电梯正在加速，而 t=8 s 时的电梯的速度与电梯在 t=4 s 时的速度相等，故有 v117. D
【解析】升降机运动时，弹簧的伸长量变小，弹力减小，故物体失重，具有向下的加速度，静止时：F1=mg。
运动时：F2=12F1=12mg，mg−F2=ma，所以 a=g2=4.9 m/s2 .
第二部分
18. A， D
【解析】起跳时，竿对运动员的弹力大于她的重力，使运动员离开地面，A项正确；下落时，运动员的加速度向下，处于失重状态，D项正确。
19. A， D
【解析】从图可以看出，t0∼t1 时间内，该人的视重小于其重力，t1∼t2 时间内，视重正好等于其重力，而在 t2∼t3 时间内，视重大于其重力。根据题中所设的正方向可知，t0∼t1 时间内，该人具有向下的加速度，t1∼t2 时间内，该人处于平衡状态，而在 t2∼t3 时间内，该人具有向上的加速度，所以可能的图象为A、D。
20. A， B
【解析】物体处于失重状态，加速度方向一定竖直向下，但速度方向可能向上，也可能向下，故A对，C 、D错．由 mg−FN=ma 可知台秤示数减少 ma，选项B对．
21. B， C
22. C， D
23. A， D
24. A， D
【解析】球与木箱间只有处于完全失重状态时才没有作用力，竖直上抛、竖直下抛的过程中均处于完全失重状态，故正确选项为A、D.
25. A， B
【解析】单摆的周期为 T=2πLg，与质量无关，故仅将摆球的质量增大一倍，其余不变，则单摆的振动周期不变，A正确；若升降机匀加速上升，处于超重状态，加速度向上，设为 a，利用此单摆来测定当地的重力加速度，则测量值偏大，为 g+a，B正确；设想当摆球摆到最低点时，升降机突然以加速度 g 竖直下落，处于完全失重状态，摆球将相对于升降机做匀速圆周运动，C错误；当摆球摆到最高点时，升降机突然以加速度 g 竖直下落，处于完全失重状态，摆球相对于升降机会保持静止，D错误。
26. B， D
【解析】由 d=H−2t2 可得物体位移 h=2t2，则物体 B 在竖直方向上做匀加速运动，加速度 ay 恒定，由牛顿第二定律得，钢索对物体 B 的拉力 F=mg+may>mg，D正确；物体 B 同时参与水平方向的匀速运动和竖直方向的匀加速运动，故合运动的轨迹是曲线，B正确。
27. B， D
【解析】升降机匀速运动时，物块相对于斜面匀速下滑，因此 f=mgsinθ，FN=mgcsθ，μ=tanθ。当升降机加速上升时，设加速度为 a，由牛顿第二定律，fʹ=ma+mgsinθ，FʹN=ma+mgcsθ>mgcsθ，因此 A 错误，B 对；又可知 fʹ=FN，D 对，C 错。
28. A， B
【解析】人在 Pa 段只受重力作用，a=g，完全失重，A正确；
人在 ab 段受重力和向上的拉力，拉力小于重力，合力向下，加速度向下，失重，B正确；
人在 bc 段受重力和向上的拉力，拉力大于重力，合力向上，加速度向上，超重，C错误；
人到 c 点时，拉力最大，合力最大，加速度最大，D错误。
29. A， D
【解析】在任何时间内，F1 与 F2 的合力都等于 F3，选项 A 正确，选项 C 错误；在 0−t1 时间内，电梯向下加速运动，合力方向向下，物体失重，F1 与 F2 的合力小于 mg，选项 B 错误；在 t1−t2 时间内，电梯向下减速运动，合力方向向上，物体超重，F1 与 F2 的合力大于 mg，选项 D 正确.
第三部分
30. A， B， D