2025教科版高中物理必修第一册同步练习题（有解析）--7　超重与失重

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2025教科版高中物理必修第一册
7　超重与失重
基础过关练
题组一　对超重、失重现象的理解
1.(2024湖南邵阳期末)下列关于超重和失重现象的描述中正确的是 (　　)
A.电梯正在减速上升时,电梯中的乘客处于超重状态
B.磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时,列车上的乘客处于超重状态
C.小明逛商场,随感应扶梯加速下行时,小明处于失重状态
D.“天宫课堂”中,航天员可以用天平直接测量物体的质量
2.(多选题)(2024江西丰城中学月考)如图,木箱内有一竖直放置的弹簧,弹簧上方有一物块,木箱静止时弹簧处于压缩状态且将物块压在箱顶上。若在某一段时间内,物块对箱顶刚好无压力,则在此段时间内,木箱的运动状态可能为 (　　)
A.加速下降　　　B.加速上升
C.减速上升　　　D.减速下降
3.(2023四川遂宁绿然学校入学考试)如图甲所示,质量为m=60 kg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(向上为正方向),g取10 m/s2,由图像可知 (　　)
A.t=0.5 s时,他的加速度为3 m/s2
B.t=0.4 s时,他处于超重状态
C.t=1.1 s时,他受到单杠的作用力的大小是620 N
D.t=1.5 s时,他处于超重状态
题组二　应用牛顿第二定律解决超重和失重问题
4.(多选题)(2024安徽蚌埠期末)课堂上一位同学站在力传感器上做下蹲、站起动作时,通过计算机采集到传感器的示数F最高点与时间t的变化情况,如图所示。重力加速度g取10 m/s2,下列对图像分析正确的是 (　　)
A.a点~b点对应时间内该同学处于超重状态
B.a点~b点对应时间内该同学处于失重状态
C.整个过程的最大加速度约为6 m/s2
D.由图可知该同学做了两次下蹲、站起动作
能力提升练
题组一　对超重、失重现象的理解
1.(2024上海华东师范大学第一附属中学期末)“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是人所到达的最低点,b是人静止悬吊时的平衡位置,空气阻力不计,则人从P点落到最低点c的过程中 (　　)
A.人从a点开始做减速运动,一直处于失重状态
B.在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于超重状态
C.在bc段绳的拉力大于人的重力,人处于超重状态
D.在c点,人的速度为零,其加速度也为零
题组二　对超重和失重的分析与计算
2.(2022山西太原期中)如图,站在电梯内的人质量为M,举起质量为m的木箱紧压在电梯的顶板上,当木箱和人共同以加速度a随电梯加速上升时,测得木箱对顶板的压力为F。下列说法正确的是 (　　)
A.人对电梯底板的压力大小为(M+m)(g+a)
B.人对电梯底板的压力大小为(M+m)(g+a)+F
C.人对木箱的推力大小为m(g+a)
D.人对木箱的推力大小为m(g+a)-F
3.(2023四川眉山期末)如图所示,兴趣小组的同学为了研究竖直运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4 kg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44 N,g取10 m/s2。对此过程的分析正确的是 (　　)
A.物体受到的重力变大
B.物体的加速度大小为1 m/s2
C.电梯正在减速上升
D.电梯的加速度大小为4 m/s2
4.(多选题)(2024四川德阳期末)如图所示,在升降电梯里固定一倾角为θ的光滑斜面,将质量为m的光滑小球置于斜面和一个光滑竖直固定挡板之间。当电梯具有竖直向上的加速度a时,重力加速度为g,下列说法正确的是 (　　)
A.电梯可能正在减速下降
B.斜面对小球的弹力大小为
C.若增大加速度a,挡板对小球的弹力不变
D.若增大加速度a,挡板对小球的弹力一定增大
答案与分层梯度式解析
7　超重与失重
基础过关练
1.C 2.BD 3.B 4.BC
1.C　电梯正在减速上升时,加速度方向向下,电梯中的乘客处于失重状态,故A错误;磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时,竖直方向的加速度为0,列车上的乘客不处于超重状态,故B错误;小明逛商场,随感应扶梯加速下行时,小明有竖直向下的加速度,小明处于失重状态,故C正确;“天宫课堂”中,由于物体完全失重,航天员不能用天平直接测量物体的质量,故D错误。
2.BD　木箱静止时物块对箱顶有压力,则物块受到箱顶向下的压力;当物块对箱顶刚好无压力时,物块受到的合力向上,系统有向上的加速度,是超重,系统的运动可能是向上加速,也可能是向下减速,B、D正确。
方法总结　判断超重和失重现象的三种方法
1.受力的角度判断:当物体受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时处于失重状态;等于零时处于完全失重状态。
2.加速度的角度判断:当物体具有向上的加速度时处于超重状态;具有向下的加速度时处于失重状态;向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。
3.运动的角度判断:当物体加速上升或减速下降时,物体处于超重状态;当物体加速下降或减速上升时,物体处于失重状态。
3.B　根据速度-时间图线斜率表示加速度可知,t=0.5 s时他的加速度为0.3 m/s2,A错误。t=0.4 s时他向上加速运动,加速度方向向上,处于超重状态,B正确。t=1.1 s时他的加速度为0,受到的单杠的作用力刚好等于重力600 N,C错误。t=1.5 s时他向上做减速运动,加速度方向向下,处于失重状态,D错误。
4.BC　由F-t图像可知,该同学的质量为50 kg,a点~b点对应时间内F<500 N,该同学有向下的加速度,处于失重状态,故A错误,B正确;由F-t图像可知,整个过程的最大加速度约为am= m/s2=6 m/s2,故C正确;下蹲过程,先向下加速后向下减速,应先失重后超重;起立过程,先向上加速后向上减速,应先超重后失重;由F-t图像可知,该同学做了一次下蹲、站起动作,故D错误。
方法技巧　对于有关超重、失重的计算问题,首先应根据加速度方向判断物体处于超重状态还是失重状态,然后选取正方向,分析物体的受力情况,利用牛顿第二定律进行求解。求解此类问题的关键是确定物体加速度的大小和方向。
能力提升练
1.C 2.B 3.B 4.AD
1.C　在Pa段绳还没有被拉长,人做自由落体运动,所以处于完全失重状态,在ab段绳的拉力小于人的重力,人受到的合力向下,有向下的加速度,处于失重状态,在bc段绳的拉力大于人的重力,人受到的合力向上,有向上的加速度,处于超重状态,故A、B错误,C正确;在c点,绳的形变量最大,绳的拉力最大,人受到的合力向上,有向上的加速度,处于超重状态,故D错误。
2.B　设电梯底板对人的支持力大小为N,则根据牛顿第二定律有N-(M+m)g-F=(M+m)a,解得N=(M+m)(g+a)+F,根据牛顿第三定律可知,人对电梯底板的压力大小为N'=N=(M+m)(g+a)+F,A错误,B正确。设人对木箱的推力大小为T,则根据牛顿第二定律有T-F-mg=ma,解得T=m(g+a)+F,C、D错误。
3.B　电梯中的物体处于超重、平衡、失重状态时是因为加速度不同,本身的重力不变,选项A错误;由牛顿第二定律可知F-mg=ma,而由牛顿第三定律得F=F压=44 N,解得a=1 m/s2,加速度向上,电梯可能加速上升或减速下降,故选项B正确,C、D错误。
4.AD　电梯具有竖直向上的加速度a,由于速度方向未知,则电梯可能加速上升或减速下降,故A正确;对小球受力分析,如图
在水平方向由平衡条件有F1=F2 sin θ,在竖直方向由牛顿第二定律有F2 cos θ-mg=ma,所以斜面对小球的弹力大小为F2>,故B错误;若增大加速度a,根据F2 cos θ-mg=ma可知斜面对小球的弹力F2增大,根据F1=F2 sin θ可知挡板对小球的弹力F1一定增大,故C错误,D正确。
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