4.7超重与失重（预习衔接.夯实基础.含解析）2025-2026学年高一上学期物理必修第一册教科版（2019）

中小学教育资源及组卷应用平台
预习衔接.夯实基础 超重与失重
一．选择题（共5小题）
1．（2024秋 正定县校级期末）如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m＝0.2kg的小球从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量Δx的函数图像如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间的机械能损失不计，取重力加速度g＝10m/s2，则下列说法中正确的是（　　）
A．该弹簧的劲度系数为2 N/m
B．当Δx＝0.3 m时，小球处于超重状态
C．小球刚接触弹簧时速度最大
D．当Δx＝0.61 m时，小球的加速度为零
2．（2024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
3．（2024秋 岳阳期末）某同学站在力传感器上连续做“下蹲﹣站起﹣下蹲﹣站起…”的动作。截取力传感器某一时段内的采集数据如图，D点和B点对应的力值之比约2：1。下列说法中正确的是（　　）
A．A点对应人处于失重状态
B．B点对应人正在站起
C．C点对应人正在蹲着不动
D．D点和B点对应的人加速度之比约2：1
4．（2024秋 绵阳期末）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
5．（2024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
二．多选题（共3小题）
（多选）6．（2024秋 罗湖区校级期末）如图甲所示，质量为m的物块挂在弹簧秤的下端，在弹簧秤的拉力作用下沿竖直方向从静止开始做直线运动。取竖直向上为正方向，物块的加速度随时间的变化关系如图乙所示，弹簧秤始终在弹性限度内。重力加速度g＝10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．0～4s内物块先超重后失重，弹簧秤的示数先增大后减小
B．2s～6s内物块先超重后失重，速度变化量为零
C．0～6s内物块先超重后失重，4s时速度最大
D．弹簧秤在2s末和6s末的示数相同，物块速度相等
（多选）7．（2024春 湖南期末）某举重运动员在力传感器上训练做“下蹲”“站起”动作，某段时间内力传感器的示数随时间变化的图像如图所示。由稳定的站姿到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程，由稳定的蹲姿到稳定的站姿称为“站起”过程，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．“下蹲”过程中，该运动员先处于失重状态后处于超重状态
B．“站起”过程中，该运动员先处于失重状态后处于超重状态
C．“下蹲”时，该运动员对力传感器的压力小于力传感器对他的支持力
D．这段时间内，该运动员加速度的最大值为6m/s2
（多选）8．（2024春 唐山期末）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t2＜t4﹣t2，则v1＞v2
三．填空题（共3小题）
9．（2024秋 芜湖期末）一位质量为50kg的同学从8楼乘电梯下降到1楼，在此过程中利用手机内置的加速度传感器测得电梯运行的加速度a随时间t的变化关系如图所示（重力加速度g取10m/s2）。当t＝10s时，该同学处于 　 　状态（填“超重”或“失重”），此时他对电梯地板的压力大小约 　 　N，整个过程中电梯运行的最大速率约为 　 　m/s。
10．（2024秋 泉州期末）小明站在力传感器上做下蹲和起立动作，如图甲所示。图乙为力传感器的示数随时间的变化关系图像。则t1时刻小明处于 　 　状态（选填“超重”“失重”或“平衡”）；t2 t3过程小明完成的动作是 　 　（选填“起立”或“下蹲”）。
11．（2024秋 闵行区期末）某人站在力传感器上持续多次完成站起、下蹲的动作，某次传感器记录的数据如图所示。可以判断，数据 　 　（选填“①”或“②”）记录的是人站起的过程。0﹣8s的整个过程中，人的瞬时加速度最大值约为 　 　m/s2。
四．解答题（共4小题）
12．（2024秋 西宁期末）质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示。重力加速度g取10m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。
（1）匀速上升；
（2）以4m/s2的加速度加速上升；
（3）以5m/s2的加速度加速下降。
13．（2024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。
14．（2024秋 海淀区期末）如图所示的巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态。游客在被送到距地面h＝66.5m的高度后，由静止开始随座舱匀加速下落t＝3s到离地面h1＝24.5m的位置时，制动系统启动，座舱做匀减速运动，到达地面时刚好停下。取重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）座舱在匀加速下落过程中的加速度的大小a1；
（2）在制动系统启动后，座舱座椅对质量m＝60kg的游客的支持力FN。
15．（2024秋 石景山区期末）图像是一种很方便、直观的分析方法，图线与坐标轴的交点、所围的面积也有一定的物理含义。
（1）质量为m的某同学乘电梯上楼，电梯以加速度a匀加速上升时，通过分析说明此同学处于超重状态还是失重状态。
（2）电梯匀加速上升时的a﹣t图像如图1所示，分析说明图线与坐标轴所围面积的物理含义。
（3）某同学乘电梯时，利用手机传感器软件测量出电梯启动过程中加速度随时间变化的情况，如图2所示。求第6s末、18s末时电梯的速度大小。
预习衔接.夯实基础 超重与失重
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．（2024秋 正定县校级期末）如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m＝0.2kg的小球从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量Δx的函数图像如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间的机械能损失不计，取重力加速度g＝10m/s2，则下列说法中正确的是（　　）
A．该弹簧的劲度系数为2 N/m
B．当Δx＝0.3 m时，小球处于超重状态
C．小球刚接触弹簧时速度最大
D．当Δx＝0.61 m时，小球的加速度为零
【考点】超重与失重的图像问题；胡克定律及其应用；牛顿第二定律的简单应用．
【专题】定量思想；归纳法；牛顿运动定律综合专题；分析综合能力．
【答案】B
【分析】小球接触弹簧后，弹力从零逐渐增大，小球的加速度先向下逐渐减小到零再向上逐渐增大，速度为零时，向上的加速度达到最大值。
【解答】AC．小球接触弹簧后，弹力从零逐渐增大，当弹簧弹力等于小球重力，即Δx＝0.10m时，小球速度最大，加速度为零，即有
mg＝kΔx
可得，弹簧劲度系数为kN/m＝20N/m，
故AC错误；
B．当Δx＝0.3 m时，小球向下减速，加速方向向上，弹力大于重力，小球处于超重状态，故B正确；
D．当Δx＝0.61 m时，弹簧弹力大于重力，加速向上达到最大值，故D错误。
故选：B。
【点评】本题要求同学们能正确分析小球的运动情况，能根据牛顿第二定律解题，知道从接触弹簧到压缩至最短的过程中，弹簧弹力一直做增大。
2．（2024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
【考点】超重与失重的概念、特点和判断；力的合成与分解的应用．
【专题】定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】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。
【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＝macosθ，mg﹣FN＝masinθ
解得
FN＝mg﹣masinθ
故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查牛顿第二定律，解题关键是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。
3．（2024秋 岳阳期末）某同学站在力传感器上连续做“下蹲﹣站起﹣下蹲﹣站起…”的动作。截取力传感器某一时段内的采集数据如图，D点和B点对应的力值之比约2：1。下列说法中正确的是（　　）
A．A点对应人处于失重状态
B．B点对应人正在站起
C．C点对应人正在蹲着不动
D．D点和B点对应的人加速度之比约2：1
【考点】超重与失重的概念、特点和判断．
【专题】定性思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】失重状态：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，说物体处于失重状态，此时有向下的加速度：超重状态：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。人下蹲过程分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，起立也是同样的道理。
【解答】解：A．开始时人处于平衡状态，A点人对传感器的压力大于重力，人处于超重状态，故A错误；
B．站起过程先是加速上升到达一个最大速度后再减速上升，所以站起过程是先超重后失重，对应压力先增大后减小，B点对应人正在站起，故B正确；
C．C点对应平衡状态，人可能站着不动，故C错误；
D．由图中信息无法确定D点和B点对应的人加速度之比为多少，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查物理知识与生活的联系，注意细致分析物理过程，仔细观察速度的变化情况，与超失重的概念联系起来加以识别。
4．（2024秋 绵阳期末）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
【考点】超重与失重的图像问题；根据v﹣t图像的物理意义分析单个物体的运动情况；牛顿第二定律的图像问题．
【专题】定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】根据速度—时间图线得出向上做匀减速直线运动的加速度大小，结合牛顿第二定律求出阻力的大小，再根据牛顿第二定律求出下降的加速度，抓住上升的高度和下降的高度相等，结合位移—时间公式得出运动的时间之比．根据速度—时间图线得出上升的位移，从而得出下降的位移，结合速度—位移公式求出小球落到抛出点时的速度．根据加速度的方向判断超失重。
【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。
【点评】本题考查了牛顿第二定律和速度—时间图线的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，通过牛顿第二定律和运动学公式求出阻力是解决本题的关键。
5．（2024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
【考点】超重与失重的图像问题；复杂的运动学图像问题．
【专题】定性思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；理解能力．
【答案】B
【分析】根据加速度的正负判断加速度的方向，进而判断手机的运动情况，结合牛顿第二定律判断手机所受支持力的变化。
【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。
【点评】本题考查a﹣t图像和牛顿第二定律，解题关键是根据a﹣t图像分析手机的运动情况，结合牛顿第二定律分析手机的受力情况。
二．多选题（共3小题）
（多选）6．（2024秋 罗湖区校级期末）如图甲所示，质量为m的物块挂在弹簧秤的下端，在弹簧秤的拉力作用下沿竖直方向从静止开始做直线运动。取竖直向上为正方向，物块的加速度随时间的变化关系如图乙所示，弹簧秤始终在弹性限度内。重力加速度g＝10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．0～4s内物块先超重后失重，弹簧秤的示数先增大后减小
B．2s～6s内物块先超重后失重，速度变化量为零
C．0～6s内物块先超重后失重，4s时速度最大
D．弹簧秤在2s末和6s末的示数相同，物块速度相等
【考点】超重与失重的概念、特点和判断；根据a﹣t图像的物理意义分析物体的运动情况；牛顿第二定律的简单应用．
【专题】定量思想；归纳法；运动学中的图象专题；理解能力．
【答案】BC
【分析】根据加速度方向分析结合牛顿第二定律分析；根据a﹣t图像与坐标轴所围“面积”表示速度的变化量分析速度变化量，根据加速度方向分析超重或失重状态；根据图像分析最大速度；根据牛顿第二定律分析弹簧秤的示数。
【解答】解：A．由题意可知，在0～4s，加速度为正值，方向向上，由牛顿第二定律得
F﹣mg＝ma
解得
F＝mg+ma
因为加速度方向在这段时间内是一直向上的，则视重F大于物块的实际重力mg，物块一直处于超重状态。因加速度先增大后减小，弹簧秤的示数先增大后减小，故A错误；
B．2s～4s，加速度为正值，方向向上，物块处于超重状态，4s～6s，加速度为负值，方向向下，物块处于失重状态；a﹣t图像与坐标轴所围“面积”表示速度的变化量，t轴上方面积为正值，表示速度增加，t轴下方面积为负值，表示速度减小，2s～6s时间段内图像中与坐标轴所围的“面积”代数和为零，说明这段时间内物体的速度变化量为零，故2s～6s内物块先超重后失重，速度变化量为零，故B正确；
C．根据图像可知在0～4s内加速度方向向上，在4s～6s内加速度方向向下，所以在0～6s内物块先超重后失重；在0～4s内加速度方向向上，一直在向上加速运动，所以4s时物块速度最大，为，故C正确；
D．由A项分析知弹簧秤示数为
F＝mg+ma
又2s和6s两时刻加速度分别为2m/s2和﹣2m/s2，故弹簧秤在2s末和6s末的示数不相同，又a﹣t图像中图线下的“面积”为速度的变化量，物块在2s～6s速度变化量为零，故
v2＝v6
物块在2s末和6s末速度相等，故D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查了牛顿第二定律的应用，要知道加速度方向向上，物体处于超重状态，加速度方向向下，处于失重状态。
（多选）7．（2024春 湖南期末）某举重运动员在力传感器上训练做“下蹲”“站起”动作，某段时间内力传感器的示数随时间变化的图像如图所示。由稳定的站姿到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程，由稳定的蹲姿到稳定的站姿称为“站起”过程，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．“下蹲”过程中，该运动员先处于失重状态后处于超重状态
B．“站起”过程中，该运动员先处于失重状态后处于超重状态
C．“下蹲”时，该运动员对力传感器的压力小于力传感器对他的支持力
D．这段时间内，该运动员加速度的最大值为6m/s2
【考点】超重与失重的概念、特点和判断；牛顿第二定律求解瞬时问题；牛顿第三定律的理解与应用．
【专题】定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】AD
【分析】根据图像中力传感器示数与重力比较，判断运动员处于失重或超重状态；根据作用与反作用力的特点分析判断；根据图像中力传感器示数结合重力公式、牛顿第二定律计算判断。
【解答】解：A．由图像可知“下蹲”过程中，力传感器上的示数先小于重力，后大于重力，则该运动员先处于失重状态后处于超重状态，故A正确；
B．由图像可知“站起”过程中，力传感器上的示数先大于重力，后小于重力，则该运动员先处于超重状态后处于失重状态，故B错误；
C．“下蹲”时，该运动员对力传感器的压力和力传感器对他的支持力是一对相互作用力，一定大小相等，方向相反，故C错误；
D．根据图像可知举重运动员在稳定的站姿和稳定的蹲姿状态中在竖直方向上受平衡力作用，可知该运动员重力为1000N，则该运动员质量
力传感器示数最小时，处于失重状态，此时向下的加速度最大，此加速度大小
力传感器示数最大时，处于超重状态，此时向上的加速度最大，此加速度大小
则这段时间内，该运动员加速度的最大值为6m/s2，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题关键掌握超重与失重的实质，传感器的示数随时间变化的图像的物理意义。
（多选）8．（2024春 唐山期末）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t2＜t4﹣t2，则v1＞v2
【考点】超重与失重的概念、特点和判断；复杂的运动学图像问题．
【专题】定量思想；推理法；运动学中的图象专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】根据图像分析加速度方向，根据助推器的加速度方向判断助推器超失重状态；t1时刻助推器关闭发动机，助推器向上做减速运动，火箭继续向上加速，助推器与火箭分离；根据图线与坐标轴围成的面积，分析v1与v2的关系。
【解答】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，故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，故B正确；
C．t1时刻助推器关闭发动机，助推器向上做减速运动，火箭继续向上加速，助推器与火箭分离，故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，设t轴以上图像的面积为s，若从0～t1时间内做匀加速直线运动，则
联立解得：
因t2＜t4﹣t2，则v1＞v2，故D正确。
故选：BD。
【点评】本题考查超失重的概念和运动学图像问题，解题关键掌握图像的认识，注意图线的斜率代表加速度，与坐标轴围成的面积，会根据加速度方向判定物体的超失重状态。
三．填空题（共3小题）
9．（2024秋 芜湖期末）一位质量为50kg的同学从8楼乘电梯下降到1楼，在此过程中利用手机内置的加速度传感器测得电梯运行的加速度a随时间t的变化关系如图所示（重力加速度g取10m/s2）。当t＝10s时，该同学处于 　超重　状态（填“超重”或“失重”），此时他对电梯地板的压力大小约 　520　N，整个过程中电梯运行的最大速率约为 　1.9　m/s。
【考点】超重与失重的概念、特点和判断．
【专题】定性思想；图析法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】超重；520N；1.9m/s。
【分析】该同学向下减速运动，加速度竖直向上，此时所受支持力大于重力，处于超重状态；
可根据牛顿第二定律计算此时所受支持力大小，再根据牛顿第三定律得出电梯受到人的压力大小等于人所受电梯的支持力大小；
利用速度与时间公式可知，加速度与时间图像与时间轴围成的面积表示速度变化量，故可根据图像得出最大速率。
【解答】解：当t＝10时，该同学向下减速运动，加速度竖直向上处于超重状态。
t＝10s时，又根据牛顿第二定律
N﹣mg＝ma
代入数据解得N＝520N
根据牛顿第三定律可得对电梯底的压力大小约为520N。
加速度与时间图像与时间轴围成的面积表示速度变化量，加速度向下时处于加速状态，根据图线在该段时间内与横轴围成面积格数有十九个小格
得vm＝0+Δv
代入数据解得vm＝1.9m/s
则该同学的最大速率约为1.9m/s。
故答案为：超重；520N；1.9m/s。
【点评】本题考查了对超重、失重状态的理解，已经应用牛顿第二定律计算所受支持力的能力，进一步考查了对牛顿第三定律的应用，以及运用运动学公式综合分析加速度与时间图像的能力。
10．（2024秋 泉州期末）小明站在力传感器上做下蹲和起立动作，如图甲所示。图乙为力传感器的示数随时间的变化关系图像。则t1时刻小明处于 　超重　状态（选填“超重”“失重”或“平衡”）；t2 t3过程小明完成的动作是 　起立　（选填“起立”或“下蹲”）。
【考点】超重与失重的图像问题．
【专题】定性思想；图析法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】超重；起立。
【分析】下蹲过程，初末速度均为零，说明先向下加速后向下减速，加速度先向下后向上，先失重后超重；
起立过程，初末速度均为零，说明先向上加速后向上减速，加速度先向上后向下，先超重后失重。
【解答】解：t1时刻力传感器示数大于重力，故小明处于超重状态，t2 t3过程小明先超重后失重，先向上加速后向上减速，完成的动作是起立。
故答案为：超重；起立。
【点评】本题考查了超重和失重，物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体是有竖直向上的加速度还是有竖直向下的加速度。
11．（2024秋 闵行区期末）某人站在力传感器上持续多次完成站起、下蹲的动作，某次传感器记录的数据如图所示。可以判断，数据 　②　（选填“①”或“②”）记录的是人站起的过程。0﹣8s的整个过程中，人的瞬时加速度最大值约为 　6　m/s2。
【考点】超重与失重的概念、特点和判断．
【专题】定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】②；6
【分析】超重：弹力（拉力或支持力）大于物体所受重力的现象。物体具有向上的加速度，则称物体处于超重状态。
失重：弹力（拉力或支持力）小于物体所受重力的现象。物体具有向下的加速度，则称物体处于失重状态。
根据题图可得，人平衡时的受力，进而可得人自身的重力，再结合图可得人的超失重状态，结合牛顿第二定律可求人的加速度大小。
【解答】解：人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重，数据①记录的是人下蹲过程，人先失重后超重；起立过程，先是加速上升，处于超重状态，到达一个最大速度后再减速上升，处于失重状态，数据②记录的是人站起过程，人先超重后失重，由图结合牛顿第二定律可知支持力最小为200N，根据牛顿第二定律有
mg﹣F＝ma
其中mg＝500N，则m＝50kg
代入解得a＝6m/s2
故答案为：②；6
【点评】解题关键是能够根据题图判断人的自身重力；知道超失重状态的热点，结合图像正确判断人的状态。
四．解答题（共4小题）
12．（2024秋 西宁期末）质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示。重力加速度g取10m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。
（1）匀速上升；
（2）以4m/s2的加速度加速上升；
（3）以5m/s2的加速度加速下降。
【考点】根据超重或失重状态计算物体的运动情况．
【专题】定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题．
【答案】（1）匀速上升时示数为600N；
（2）以4m/s2的加速度加速上升时为840N；
（3）以5m/s2的加速度加速下降时为300N。
【分析】（1）升降机匀速上升时，人受力平衡，支持力等于重力；
（2）升降机加速上升，加速度方向向上，支持力大于重力，根据牛顿第二定律得 FN1﹣mg＝ma1
（3）升降机加速下降，加速度方向向下，支持力小于重力，根据牛顿第二定律得mg﹣FN2＝ma2。
【解答】解：（1）升降机匀速上升，受力平衡，则FN＝mg＝600N
由牛顿第三定律知，体重计的示数为600N。
（2）升降机加速上升，加速度方向向上，支持力大于重力
根据牛顿第二定律得：
FN1﹣mg＝ma1
FN1＝m（g+a1）＝840N
由牛顿第三定律知，体重计的示数为840N。
（3）升降机加速下降，加速度方向向下，支持力小于重力
根据牛顿第二定律得：
mg﹣FN2＝ma2
FN2＝m（g﹣a2）＝300N
由牛顿第三定律知，体重计的示数为300N。
答：（1）匀速上升时示数为600N；
（2）以4m/s2的加速度加速上升时为840N；
（3）以5m/s2的加速度加速下降时为300N。
【点评】该题是牛顿第二定律的直接应用，难度不大，属于基础题。
13．（2024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。
【考点】超重与失重的概念、特点和判断；匀变速直线运动位移与时间的关系；牛顿第二定律的简单应用．
【专题】定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】（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。
【分析】（1）根据牛顿第二定律列式求解加速时的加速度，根据匀变速直线运动规律求解速度；
（2）根据牛顿第二定律列式求解制动时的加速度，求出加速度后，根据速度与时间公式和平均速度公式列式求解各时间段位移，最后得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。
【点评】本题关键是结合图象，根据牛顿第二定律求解出物体的加速度，然后根据平均速度公式列式求解位移，得到每层楼的高度．
14．（2024秋 海淀区期末）如图所示的巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态。游客在被送到距地面h＝66.5m的高度后，由静止开始随座舱匀加速下落t＝3s到离地面h1＝24.5m的位置时，制动系统启动，座舱做匀减速运动，到达地面时刚好停下。取重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）座舱在匀加速下落过程中的加速度的大小a1；
（2）在制动系统启动后，座舱座椅对质量m＝60kg的游客的支持力FN。
【考点】超重与失重的概念、特点和判断；匀变速直线运动位移与时间的关系；牛顿第二定律的简单应用．
【专题】定性思想；合成分解法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】（1）座舱在匀加速下落过程中的加速度的大小a1为16m/s2；
（2）制动系统启动后，座舱座椅对质量m＝60kg的游客的支持力FN为1560N。
【分析】（1）利用位移与时间公式计算匀加速下落的加速度大小；
（2）先利用速度与时间公式计算匀减速阶段的初速度，再利用速度与位移公式计算匀减速阶段的加速度，对游客受力分析，利用牛顿第二定律计算此时的支持力。
【解答】解：（1）游客与座舱在3s内匀加速下落的高度h﹣h1＝42m
设其匀加速下落的加速度大小为a1，取竖直向下为正方向
由
代入数据解得
（2）设游客与座舱下落3s到h1位置时的速度为v
由v＝a1t
代入数据解得v＝28m/s
设游客和座舱匀减速运动的加速度为a2
由0﹣v2＝2a2h1
代入数据解得
以游客为研究对象，根据牛顿第二定律有mg﹣FN＝ma2
代入数据解得FN＝1560N。
答：（1）座舱在匀加速下落过程中的加速度的大小a1为16m/s2；
（2）制动系统启动后，座舱座椅对质量m＝60kg的游客的支持力FN为1560N。
【点评】本题结合牛顿第二定律考查运动学公式的应用，其中对超重、失重判断是解决本题的关键。
15．（2024秋 石景山区期末）图像是一种很方便、直观的分析方法，图线与坐标轴的交点、所围的面积也有一定的物理含义。
（1）质量为m的某同学乘电梯上楼，电梯以加速度a匀加速上升时，通过分析说明此同学处于超重状态还是失重状态。
（2）电梯匀加速上升时的a﹣t图像如图1所示，分析说明图线与坐标轴所围面积的物理含义。
（3）某同学乘电梯时，利用手机传感器软件测量出电梯启动过程中加速度随时间变化的情况，如图2所示。求第6s末、18s末时电梯的速度大小。
【考点】超重与失重的图像问题；复杂的运动学图像问题．
【专题】定性思想；图析法；运动学中的图象专题；推理论证能力．
【答案】（1）该同学处于超重状态；
（2）加速度与时间图像与时间轴围成的面积表示速度的变化量；
（3）第6s末电梯的速度大小为2.5m/s，第18s末时电梯的速度大小为0.5m/s。
【分析】（1）电梯匀加速上升，此时合力方向竖直向上，可根据牛顿第二定律判断此时的状态，超重为视重大于实重，失重为视重小于实重；
（2）可利用速度与时间公式判断图像面积的含义；
（3）利用上述结论，根据面积法计算两个时刻对应的速度大小。
【解答】解：（1）电梯匀加速上升过程中，该同学受竖直向下的重力以及电梯对其竖直向上的支持力FN，由于电梯加速上升，则该同学加速上升，其加速度竖直向上等于a，则根据牛顿第二定律有
FN﹣mg＝ma
即视重大于实重，该同学处于超重状态。
（2）根据加速度定义式
可知at＝Δv
即加速度与时间图像与时间轴围成的面积表示速度的变化量；
（3）由于加速度与时间图像与时间轴围成的面积表示速度的变化量，可得第6s末电梯得速度
代入数据解得v1＝2.5m/s
根据图像可知，电梯在8s～12s加速度为零，即电梯在该段时间内做匀速运动，由图像的面积可得电梯在18s末时的速度为
代入数据解得v2＝0.5m/s。
答：（1）该同学处于超重状态；
（2）加速度与时间图像与时间轴围成的面积表示速度的变化量；
（3）第6s末电梯的速度大小为2.5m/s，第18s末时电梯的速度大小为0.5m/s。
【点评】本题考查了对加速度与时间图像的理解，结合牛顿第二定律重点考查了对超重、失重的辨别能力，灵活运用运动学公式是解决本题的关键。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)