【教科版 (2019) 】4.7超重与失重 高中物理必修一 同步课时练（含解析）

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4.7超重与失重同步练习教科版（ 2019）高中物理必修第一册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题， ( http: / / www.21cnjy.com )所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。www.21-cn-jy.com
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 某同学蹲在体重计上，用力向上提体重计与脚接触的面板。下列说法正确的是
A. 体重计示数将变小
B. 体重计示数将变大
C. 体重计示数保持不变
D. 如果力足够大，体重计和人会被一起提起【来源：21·世纪·教育·网】
2. 如图所示，兴趣小组的同学为了研究竖直运 ( http: / / www.21cnjy.com )动的电梯中物体的受力情况，在电梯地板上放置了一个压力传感器，将质量为的物体放在传感器上。在电梯运动的某段过程中，传感器的示数为取。对此过程的分析正确的是【出处：21教育名师】
A. 物体受到的重力变大
B. 物体的加速度大小为
C. 电梯正在减速上升
D. 电梯的加速度大小为
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3. 下列关于超重与失重的说法中，正确的是
A. 超重就是物体的重力增加了
B. ( http: / / www.21cnjy.com ) 失重就是物体的重力减少了
C. 完全失重就是物体的重力没有了
D. 不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力是不变的
4. 如图所示，轻杆长为定在水平轴上的点，另一端系一个质量为的小球视为质点。小球以为圆心在竖直平面内做圆周运动，若小球通过最高点的速度大小为，通过最低点的速度大小为，重力加速度。下列说法正确的是
A. 小球在最低点处于失重状态
( http: / / www.21cnjy.com )B. 小球通过最高点时的角速度为
C. 小球通过最低点时轻杆对小球有向上的拉力作用，且大小为
D. 小球通过最高点时小球对轻杆有向上的拉力作用，且大小为
5. 如图所示，小芳同学利用体重计研究超重和失重现象．她首先蹲在体重计上，然后突然起立．她从开始起立到最终静止的过程中，体重计示数变化情况是
A. 先小于体重，后等于体重 ( http: / / www.21cnjy.com )
B. 先大于体重，后等于体重
C. 先小于体重，后大于体重，最后等于体重
D. 先大于体重，后小于体重，最后等于体重
6. 摩天轮是游乐场里的大型娱乐项目，它的直径可以达到几百米。乘客乘坐时，转轮始终不停地匀速转动，下列说法中正确的是
A. 在最高点，乘客处于超重状态
B ( http: / / www.21cnjy.com ). 任一时刻乘客受到的合力都不等于零
C. 乘客在乘坐过程中对座椅的压力始终不变
D. 乘客在乘坐过程中的机械能始终保持不变
7. 在运动会跳高比赛中，小明成功跳过了的高度，若忽略空气阻力，关于小明起跳后，下列说法正确的是
A. 到达最大高度时加速度为零 B. 在上升过程中处于超重状态
C. 在下降过程中处于失重状态 D. 在下降过程中重力消失了
8. 如图所示，盛满水的量筒放置在台秤上，将一 ( http: / / www.21cnjy.com )个重力为的金属小球投入水中，水和量筒的总重力为，若小球在水中先加速下沉，最后匀速下沉。在小球下沉的过程中水没有溢出，关于台秤的示数，下列说法正确的是
A. 保持不变
B. 先增大后减小
C. 先减小后增大
D. 先小于后等于
9. 如图所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动。取。下列各种情况中，体重计的示数最大的是
A. 电梯匀减速上升，加速度的大小为
B. 电梯匀加速上升，加速度的大小为
C. 电梯匀减速下降，加速度的大小为
D. 电梯匀加速下降，加速度的大小为
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10. 关于超重和失重，下列说法正确的是
A. 超重就是物体受到的重力增大了
B. 失 ( http: / / www.21cnjy.com )重就是物体受到的重力减小了
C. 完全失重就是物体受到的重力为零
D. 无论超重、失重，物体受到的重力都不变2-1-c-n-j-y
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
11. 观光缆车以其安全、快捷、省时、省力等优势，极 ( http: / / www.21cnjy.com )大方便了游客，促进了旅游事业的发展。如图所示，缆车沿索道向上加速运动，保持缆车车厢地板水平，且游客未接触车厢壁。下列说法正确的是 21*cnjy*com
A. 游客处于超重状态
B. 游客处于失重状态
C. 游客受到车厢沿水平方向的摩擦力
D. 游客受到车厢沿索道方向的摩擦力
12. 一台式弹簧秤放在运动的电梯中，载物台上放的物体时，弹簧秤的示数如图所示，则电梯的运动状态可能是
A. 电梯加速上升
B. 电梯减速上升
C. 电梯加速下降
D. 电梯减速下降
13. 多选有一种大型娱 ( http: / / www.21cnjy.com )乐器械可以让人体验超重和失重，其环形座舱套在竖直柱子上如图所示，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是
A. 座舱自由下落的过程 ( http: / / www.21cnjy.com )中人处于超重状态
B. 座舱自由下落的过程中人处于失重状态
C. 座舱减速下落的过程中人处于超重状态
D. 座舱下落的整个过程中人处于失重状态
14. 把一个质量为的物体挂在弹簧秤下，在电梯中看到弹簧秤的示数为，取，则可知电梯的运动情况可能是
A. 以的加速度加速上 ( http: / / www.21cnjy.com )升 B. 以的加速度减速上升
C. 以的加速度加速下降 D. 以的加速度减速下降
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
15. 为了测量竖直方向的加速度，李明同学利用一根轻弹簧、刻度尺、钩码制作了一个测量加速度的装置。如图所示：轻弹簧上端固定在竖直放置的刻度尺的零刻度线处，下端不挂钩码时指针处在位置；挂质量为钩码，静止时指针处在位置，并把位置标为加速度的刻度值，取 ( http: / / www.21cnjy.com )
弹簧的劲度系数______
将该装置悬挂在竖直上升的升降机中，发现指针处在刻度尺的位置，则位置应标注的加速度值为______；若指针处在、之间某位置，则该升降机处于______填“超重”或“失重”状态。
16. 如图，在托盘测力计的托盘内固定一个倾角为的光滑斜面，现将一个重的物体放在斜面上，让它自由滑下，测力计因物体的存在，而增加的读数是____
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、有同学利用下图所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮和，将绳子打一个结点，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力、和，回答下列问题：
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改变钩码个数，实验能完成的是______
A.钩码的个数， 钩码的个数，
C.钩码的个数 钩码的个数，，
在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是______
A.标记结点的位置，并记录、、三段绳子的方向
B.量出、、三段绳子的长度
C.用量角器量出三段绳子之间的夹角
D.用天平测出钩码的质量
在作图时，你认为图中______是正确的．填“甲”或“乙”
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、某同学利用图装置研究合外力与加速度的关系．将力传感器安装在置于光滑水平轨道的小车上，通过细绳绕过光滑定滑轮悬挂钩码．开始实验后，依次按照如下步骤操作： 2·1·c·n·j·y
同时打开力传感器和位移传感器；
释放小车；
关闭传感器，根据、图象记录下绳子拉力和小车加速度
重复上述步骤。
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某次释放小车后得 ( http: / / www.21cnjy.com )到的、图像如图所示，根据图像，此次操作应记录下的外力大小为______，加速度为_______保留三位有效数字
利用上述器材和过程得到多组数据数据作出图像，为一直线，则
A.理论上直线斜率应等于小车质量
B.直线不过原点可能是因为轨道没有调整到水平
C.如果小车受到来自水平轨道的恒定阻力，直线斜率会变小
D.若实验中钩码质量较大，图像可能会呈现一条曲线
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
17. 如图所示是某科技馆内的空中悬浮的娱乐风洞装置，通过制造和控制向上气流把人“吹”起来，体验太空飘浮的感觉，图为圆柱形竖直管道的简化示意图。现有一位游客悬浮在点，气流突然消失，游客开始做自由落体运动，当下落到点时立即开启更强的气流，使气流对游客的向上冲击力为游客重力的倍，游客下落到点时速度恰好减为零。已知、两点间的高度差，重力加速度。
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求游客体验到完全失重的时间；
求、两点间的高度差；
求游客下落过程的平均速度大小。
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18. 跳楼机可以使人体验失重和超重如图所示。现让升降机将座舱送到距地面的高处，然后让座舱自由下落，落到距地面的位置时开始制动，使座舱均匀减速，座舱落到地面时刚好停下。在该体验中，小明将质量的书包平放在大腿上不计空气阻力，取。
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当座舱静止时，请用所学知识证明书包的重力与书包对小明大腿的压力大小相等。
当座舱落到距地面的位置时，求小明对书包的作用力大小；
求跳楼机从开始制动后匀减速阶段加速度的大小；
当座舱落到距地面的位置时，求小明对书包的作用力大小。
19. 一质量为孩站在电梯内的体重计上。电梯从时刻由静止开始上升，在内体重计示数的变化情况如图所示。试问：在这段时间内小孩超、失重情况及电梯上升的高度是多少？取重力加速度
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答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
加速度向上物体处于超重， ( http: / / www.21cnjy.com )加速度向下，物体处于失重；无论超重还是失重，只是物体的视重改变了，物体重力不变。
对于超重还是失重的判断，关键取决于加速度的方向，当物体的加速度向上时，处于超重状态；当加速度方向向下时，处于失重状态。
【解答】
某同学用力向上提体重计时，对体重计受力分析可知，体重计受到该同学向上的拉力，由于力的作用是相互的，体重计也会给该同学一个大小相等，方向相反的拉力，导致该同学身体对体重计的压力也相应增大，增大的压力大小与拉力等大，因此体重计的示数将不变，故A、B错误，C正确；
D.由于体重计和人都处于静止即平衡状态，因此不管力多大，体重计和人都不会被一起提起，故D错误。
故选C。 【来源：21cnj*y.co*m】
2.【答案】
【解析】
【分析】
当物体受到的压力大于重力 ( http: / / www.21cnjy.com )时，物体处于超重状态，加速度向上；当物体受到的压力小于重力时，物体处于失重状态，加速度向下；根据图象并结合实际情况得到压力变化规律，从而得到物体的运动情况。
本题关键是根据压力的变化情况，得到超、失重情况，然后与实际情况向对照，得到电梯的运动情况。
【解答】
当物体对支持物的压力大于重力时，物体处于超重状态，超重状态时物体的重力不变，故错误；
传感器的示数为，则物体受到的支持力是，根据牛顿第二定律：，故正确，错误；
物体加速度的方向向上，则是向上做加速运动，或向下做减速运动，故错误。
故选。
3.【答案】
【解析】
【分析】
当物体对接触面的压力大于物体的真 ( http: / / www.21cnjy.com )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
本题考查了学生对超重失重现象的理解，掌握住超重失重的特点，本题就可以解决了．在物体超重或失重时，物体的重力并未发生变化
【解答】
、不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力都不变．故ABC错误，D正确；
故选：
4.【答案】
【解析】解：、小球在最低点，受到的竖 ( http: / / www.21cnjy.com )直方向上的合外力提供做圆周运动的向心力，具有竖直向上的向心加速度，所以处于超重状态，故A错误；
B、根据线速度与角速度的关系得小球通过最高点时的角速度为：，故B错误；
C、小球通过最低点时轻杆对小球有向上的拉力作用，根据牛顿第二定律得：，代入数据解得：，故C正确；
D、假设小球通过最高点时轻杆对小球有向下的拉力作用，根据牛顿第二定律得：，代入数据解得：，负号表示方向轻杆对小球为支持力，竖直向上，故D错误。
故选：。
根据线速度与角速度的关系得小球通过最高点时的角速度；小球在最低点，具有竖直向上的向心加速度，处于超重状；根据牛顿第二定律判断轻杆对小球的弹力。
解决本题的关键搞清小球向心力的来源，运用牛顿第二定律进行求解，要知道轻杆可以提供拉力，也可以提供支持力。
5.【答案】
【解析】解：人从下蹲状态站起来的过 ( http: / / www.21cnjy.com )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，人先处于超重状态后处于失重状态，故体重计示数先大于体重，后小于体重，最后等于体重，故ABC错误，D正确
故选：。
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，根据加速度方向，来判断人处于超重还是失重状态。
对于超重还是失重的判断，关键取决于加速度的方向：当物体的加速度向上时，处于超重状态；当加速度方向向下时，处于失重状态。
6.【答案】
【解析】解：、乘客乘坐时 ( http: / / www.21cnjy.com )，转轮始终不停地匀速转动，向心加速度向下，故处于失重状态，故A错误；
B、乘客做匀速圆周运动，乘客受到的合力提供向心力，故向心力大小不变，方向始终指向圆心，故B正确；
C、乘客对座位的压力大小是变化的，在最低点最大，最高点是最小的，故C错误；
D、乘客做匀速圆周运动，动能不变，重力势能时刻变化，故机械能时刻在变，故D错误；
故选：。
转轮始终不停地匀速转动，乘客做匀速圆周运动，加速度不为零。乘客所受的合外力提供向心力，方向指向圆心，时刻在变化，是变力。乘客对座位的压力大小是变化的，在最低点最大，在转动过程中动能不变，势能时刻在变，故机械能时刻在变。
本题是实际生活中的圆周运动问题，要抓住加速度、合外力都是矢量，当它们的方向改变时，矢量也是变化的。
7.【答案】
【解析】
【分析】
当物体对接触面的压力 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
【解答】
小明起跳以后在上升过程，只受重力的作用，有向下的重力加速度，处于完全失重状态，故AB错误；
C.在小明下降过程，只受重力的作用，有向下的重力加速度，是处于完全失重状态，故C正确；
D.小明下降过程中与起跳时相比重力仍不变，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【试题解析】
【分析】
根据超重和失 ( http: / / www.21cnjy.com )重分析本题即可。
本题是关于超重和失重及平衡状态的考查，基础题目。
【解答】
小球在水中先加速下沉，最后匀速下沉，故先失重后处于平衡状态，故台秤的示数先小于后等于，故D正确，ABC错误；
故选D。 21教育网
9.【答案】
【解析】由题意可知，体重计的示 ( http: / / www.21cnjy.com )数最大时，人应具有向上的最大加速度，处于超重状态，故A、D错误；
由，可得，则当时体重计的示数最大，故C正确，B错误。
10.【答案】
【解析】
【分析】本题主要考查了对超重失重现象的理 ( http: / / www.21cnjy.com )解，人处于超重或失重状态时，人的重力并没变，只是对支持物的压力变了。
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重力没有变化。
【解答】超重、失重时，物体的重力没有变化，是视重发生变化，故A、、C错误，D正确． 21·世纪*教育网
11.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查了牛顿第二定律 ( http: / / www.21cnjy.com )的应用及超失重的概念，知道摩擦力方向沿接触面，知道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处于失重状态。
【解答】
由于游客具有沿索道向上的加速度，故游客处于超重状态，故A正确，B错误；
由于缆车车厢地板水平，而摩擦力方向沿接触面，故游客受到车厢沿水平方向的摩擦力，故C正确，D错误。
故选AC。
12.【答案】
【解析】
【分析】
对物体受力分析 ( http: / / www.21cnjy.com )，然后根据牛顿第二定律求解加速度，再确定物体的运动情况。
本题关键对物体受力分析后根据牛顿第二定律确定加速度，然后得到运动情况，基础题。
【解答】
当电梯运动时，看到弹簧秤的度数为，根据牛顿第二定律，有：
由于弹簧秤的示数大于物体重力，所以物体的加速度的方向竖直向上，故电梯加速上升或者减速下降。
故选AD
13.【答案】
【解析】
【分析】本题考查对超重失重的理解，判 ( http: / / www.21cnjy.com )断一个物体处于超重和失重的条件是：若加速度向上则超重，若加速度向下则失重。座舱自由下落时只受重力，加速度向下，失重；减速下落，加速度向上，超重。
【解答】在自由下落的过程中人只受重力作用，做自由落体运动，处于失重状态，故A错误，B正确；
在减速下落运动过程中，加速度向上，人处于超重状态，故C正确，D错误。
14.【答案】
【解析】解：对物体分析，根据 ( http: / / www.21cnjy.com )牛顿第二定律得，，方向竖直向下，知电梯以的加速度减速上升，或以的加速度加速下降。故B、C正确，、D错误。
故选：。
电梯和物体具有相同的加速度，对物体分析，根据牛顿第二定律求出物体的加速度大小和方向，从而得出电梯的运动情况。
解决本题的关键知道物体与电梯的加速度相同，根据牛顿第二定律求出加速度的大小和方向是解决本题的关键。
15.【答案】；；超重。
【解析】
【分析】
根据胡克定律，弹簧 ( http: / / www.21cnjy.com )的伸长量与拉力成正比，即，代入数据求解劲度系数即可；
由图读出弹簧的长度，由胡克定律求出弹簧的弹力，由牛顿第二定律求出加速度即可。
本题考查胡克定律，关键是公式中的是弹簧的伸长量，不能写成弹簧的长度，基础题目。
【解答】
，，
弹簧的伸长量：
挂质量为钩码时弹簧的弹力：
弹簧的劲度系数：
由图可知，该装置悬挂在竖直上升的升降机中时弹簧的长度为
此时弹簧的弹力：
可知此时物体对弹簧的拉力大于其重力，所以是处于超重状态
由牛顿第二定律可得：
代入数据得：
故答案为：；；超重。
16.【答案】；； ；甲；；；。
【解析】
【分析】
本题考查了受力分析、验证平行四边 ( http: / / www.21cnjy.com )形定则的实验及研究合外力与加速度的关系的实验等内容，综合性较强。
考查对斜面上的物体进行受力分析的问题，正确受力分析而求得结果；
考查合力的取值范围，所以BCD正确。
本问主要考查做本实验的时候，重点是记录力的大小和方向；
考查画图时，方向应该是竖直向下的，当实验没有误差的时候合力应该与在同一条直线上，但是我们的实验是一定存在误差的，所以甲图正确。
【解答】
对物块受力分析，可得物块对斜面的压力为，故斜面对测力计的读数增加的值为；
改变钩码个数，仍能保持平衡的实验为钩码的个数的合力大小应于，故能完成的实验是选项BCD；
在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是需要记录力的大小和方向，选项A正确；
因是施加的力，故应竖直向下与虚线方向在一条直线，而是通过画平行四边形所得，故图中甲是正确的；
根据图象可得，小车加速运动时的力为；
根据图象的斜率表示加速度，可得：；
理论上直线斜率应等于小车和力传感器的质量，选项A错误；
B.直线不过原点可能是因为轨道没有调整到水平，选项B正确；
C.根据牛顿第二定律，有：，由此可知，如果小车受到来自水平轨道的恒定阻力，直线斜率不变，选项C错误；
D.因传感器直接读出力的大小，不需要考虑小车质量远大于钩码的条件，故实验中钩码质量较大，图像也不会呈现一条曲线，选项D错误。
故选B。
故答案：；； ；甲；；；。
17.【答案】解：内做自由落体运动，处于完全失重状态，根据解得时间为：。
速度，末速度，根据牛顿第二定律知加速度为：。
根据速度位移关系知、两点间的高度差为：
到的时间为：
游客下落过程的平均速度为：
答：游客体验到完全失重的时间为
、两点间的高度差为；
求游客下落过程的平均速度大小为。
【解析】自由落体运动时间为完全失重 ( http: / / www.21cnjy.com )时间，根据自由落体运动规律求解完全失重的时间；
根据牛顿第二定律求解减速阶段的加速度，根据速度位移关系求解、距离；
根据速度时间关系求总时间，根据平均速度公式求解全程平均速度。
此题考查牛顿第二定律应用、自由落体运动以及匀变速运动的规律，注意分阶段分析，弄清楚两过程的连接点的物理量。
18.【答案】解：证明：设小明大腿对书包的支持力为，因为物体处于静止状态，则
根据牛顿第三定律有，所以；
当座舱距地面时，书包处于完全失重状态， ，
座舱自由下落高度为，
座舱开始制动时，已获得速度，由运动学公式得：
座舱制动过程做匀减速直线运动，设其加速度大小为，则有：
联立得： ，方向竖直向上；
故跳楼机从开始制动后匀减速阶段加速度的大小；
由牛顿第二定律得： 代入数据得。
故当座舱落到距地面的位置时，小明对书包的作用力大小
【解析】对书包的支持力为与书包的重力是平衡力，则，结合牛顿第三定律可证明书包的重力与书包对小明大腿的压力大小相等；
当座舱落到距地面时，座舱还在自由下落，处于完全失重状态；
座舱自由下落阶段，先根据运动学公式求出座舱开始制动时，已获得速度，落到离地面高时，制动系统开始启动，根据求座舱匀减速段的加速度；
座舱落到离地面的位置时，由牛顿第二定律，可得小明对书包的作用力大小。
本题考查了平衡力和牛顿运动定律、以及运动学公式的应用，通过本题重点掌握自由落体运动的规律。
19.【答案】解：小孩体重，由题图知，
在内，，，电梯匀加速上升，小孩处于超重状态，此时有
，，。
在内，，，电梯匀速上升，小孩处于平衡状态，此时有。
在内，，，电梯匀减速上升，小孩处于失重状态，此时有
又，说明电梯在末停止运动。
故
所以电梯上升的高度为。
答：在内，小孩处于超重状态；在内，小孩处于平衡状态；在内，小孩处于失重状态；电梯上升的高度是。【版权所有：21教育】
【解析】根据图像得出体重计示数，利 ( http: / / www.21cnjy.com )用牛顿第二定律求出加速度结合速度公式和位移公式分别可求出末速度与位移，再结合体重计示数与重力关系判断运动情况从而求出位移，再结合图像利用牛顿第二定律求出匀减速的加速度，利用位移公式即可求出。
本题考查了动力学的图像物体，正确受力分析，能结合图像判断物体的运动情况是解题的关键。
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