2026人教版高中物理必修第一册练习--第四章 超重和失重（含解析）
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| 名称 | 2026人教版高中物理必修第一册练习--第四章 超重和失重（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 424.6KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-08-29 21:40:47 | ||
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文档简介
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2026人教版高中物理必修第一册
第四章 运动和力的关系
6 超重和失重
基础过关练
题组一 对超重和失重现象的理解
1.(2024重庆八中月考)有关超重和失重,以下说法中正确的是( )
A.物体处于超重状态时,所受重力增大,物体处于失重状态时,所受重力减小
B.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
C.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机必定处于下降过程
D.在不计空气阻力情况下,竖直向上抛出的物体,处于完全失重状态
2.(2025浙江学业考试)如图所示,升降机地板上站着一个重力为G=600 N的人。当他对地板的压力FN=550 N时,升降机可能做下列的哪种运动( )
A.加速下降 B.静止
C.匀速下降 D.匀速上升
3.(2025江苏盐城期中)如图所示为举重运动员抓举比赛时的情境,运动员从图示状态由静止向上站起直至站立的过程中,下列说法正确的是( )
A.手对杠铃的作用力大于杠铃对手的作用力
B.运动员对地面的压力先大于地面对运动员的支持力后小于地面对运动员的支持力
C.杠铃先失重后超重
D.杠铃先超重后失重
4.(2025江苏扬州江都中学月考)蹦极是常见的一项极限运动,参加体验的人双脚绑着一条长长的弹性绳,当人从台上跳下后弹性绳逐渐被拉长到最长又向上弹回的过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.人刚跳下时,人做匀加速运动,处于失重状态
B.当弹性绳被拉直时,人开始做匀减速运动
C.当弹性绳被拉到最长时,人的速度为零,此时加速度也为零
D.人往回弹的过程中,人先做匀加速运动,再做匀减速运动
5.(2025江苏淮安开学考试)如图所示为跳伞者在竖直下降过程中速度v随时间t变化的图像,则跳伞者( )
A.0~t1时间内,处于超重状态
B.0~t1时间内,所受阻力变大
C.t1~t2时间内,加速度变大
D.t2时刻,开始打开降落伞
6.(2025河北保定定州中学模拟)如图甲所示,一可视为质点的滑块在t=0时刻以某一初速度滑上静置在水平地面上的斜面体M,0~0.4 s内滑块沿斜面运动的位移x随时间t变化的图像如图乙所示,其中0~0.2 s内的图线为抛物线。整个过程中,斜面体M始终保持静止,下列说法正确的是( )
A.初速度大小为1 m/s
B.0~0.4 s内斜面体M一直受到地面的摩擦力
C.0~0.4 s内斜面体M受到的支持力始终不变
D.0~0.2 s内滑块处于失重状态
题组二 超重和失重的计算
7.(2025浙江强基联盟月考)火箭发射时,航天员要承受超重的考验。假设某火箭发射的过程中,有一段时间加速度达到了3g(g为重力加速度,取g=10 m/s2),重700 N的航天员,在该超重的过程中需要的支持力是( )
A.700 N B.1 400 N C.2 100 N D.2 800 N
8.(多选题)(2025福建厦门第六中学模拟)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10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.“下蹲”过程始终处于失重状态,“站起”过程始终处于超重状态
B.“下蹲”过程中,该运动员先处于失重状态后处于超重状态
C.该运动员在6 s内完成了两次“下蹲”和两次“站起”动作
D.这段时间内,该运动员加速度的最大值为6 m/s2
9.(2025湖北新高考协作体期中)随着科技的发展,手机的功能越来越多,如图所示是某同学随质量为100 kg货物乘坐电梯时利用手机软件制作的v-t图像(竖直向上为正方向),重力加速度g取10 m/s2,下列判断正确的是( )
A.0~10 s内,货物处于失重状态
B.前10 s内电梯对货物的支持力恒为1 010 N
C.46 s末货物上升的距离为34 m
D.30~36 s内,货物处于超重状态
10.(多选题)(2025广东深圳月考)质量为60 kg的同学做“引体向上”的上升过程大致可以看作先做匀加速运动,再做匀减速运动达到最高点,上升总高度为0.60 m,向上加速的时间为1.2 s,向上减速的时间为0.4 s,重力加速度g取10 m/s2。关于整个过程,下列说法正确的有( )
A.该同学先超重后失重
B.运动过程中最大速度等于 m/s
C.加速和减速过程加速度大小之比等于1∶3
D.加速和减速过程手臂承受的拉力之比等于3∶1
11.(创新题·新考法)(多选题)(2025湖北孝感期末)如图所示,质量为0.4 kg的物体A放在一个截面为矩形的静止木箱内,A和木箱水平底面之间的动摩擦因数为0.8。A的右边被一根轻弹簧用3 N的水平拉力向右拉着而保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。则下列说法正确的是( )
A.若让木箱在竖直方向向下运动,弹簧一定能拉动A相对木箱运动
B.若让木箱在竖直方向向上运动,弹簧可能能拉动A相对木箱运动
C.若突然让木箱做自由落体运动,则开始运动瞬间A物体的加速度为7.5 m/s2
D.若突然让木箱做自由落体运动,则开始运动瞬间A物体的加速度为12.5 m/s2
能力提升练
题组一 对超重和失重的理解
1.(创新题·新考法)(2025湖南长沙期中)某全球知名的无人机生产商生产的无人机在各行业中得到广泛应用。某同学应用该无人机搭载的加速度传感器进行飞行测试。图a为在测试软件中设定的x、y、z轴的正方向,其中z轴沿竖直方向,无人机开始时沿y轴正方向匀速飞行,0时刻起该同学进行变速操作,软件生成了图b的三个维度的a-t(加速度-时间)图像,可以推断0~4 s的时间内无人机( )
A.沿x轴方向一直加速
B.沿y轴方向的飞行速度有可能先减小再增大
C.加速下降
D.处于超重状态
2.(多选题)(2025北京第四中学月考)很多智能手机都有加速度传感器,能通过图像显示加速度情况。用手掌托着手机,打开加速度传感器,手掌从静止开始迅速上下运动,得到如图所示的竖直方向上加速度随时间变化的图像,该图像以竖直向上为正方向。由此可判断出( )
A.手机在t1时刻运动到最高点
B.手机在t1~t2时间内处于超重状态
C.手机可能离开过手掌
D.手机在t1~t3时间内,受到的支持力先减小再增大
题组二 应用牛顿第二定律解决超重、失重问题
3.(2025广东深圳月考)“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,劲度系数为k的弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,人再与固定在地面上的力传感器相连,传感器示数为1 200 N。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经B点上升到最高位置C点,在B点时速度最大。已知AB长为2 m,人与装备(可视为质点)总质量m=80 kg。忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是( )
A.在B点时,弹性轻绳的拉力为零
B.经过C点时,人处于超重状态
C.弹性轻绳的劲度系数k为600 N/m
D.打开扣环瞬间,人在A点的加速度大小为12.5 m/s2
4.(多选题)(2025山东济宁月考)一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律通过传感器用计算机绘制出来,如图所示。忽略空气阻力,取当地的重力加速度g=10 m/s2。结合图像,以下说法正确的是( )
A.该运动员由最低点向上运动到离开蹦床的过程中先处于超重状态后处于失重状态
B.该运动员最大加速度为50 m/s2
C.该运动员离开蹦床时的速度为20 m/s
D.该运动员离开蹦床后上升的最大高度为5 m
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D 无论物体处于超重还是失重状态,物体所受的重力不变,A错误;游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于平衡状态,B错误;沿竖直方向运动的升降机失重时,加速度方向一定向下,升降机可能加速下降,也可能减速上升,C错误;在不计空气阻力的情况下,竖直向上抛出的物体加速度为重力加速度,因此其处于完全失重状态,D正确。
2.A 由牛顿第三定律可知,地板对人的支持力为550 N,小于人的重力600 N,升降机处于失重状态,加速度方向向下,升降机加速下降或减速上升,故选A。
3.D 手对杠铃的作用力和杠铃对手的作用力是一对相互作用力,大小总是相等,A错误;运动员对地面的压力和地面对运动员的支持力是一对相互作用力,大小总是相等,B错误;运动员站起的过程,杠铃先向上加速后向上减速,加速度先向上后向下,杠铃先超重后失重,C错误,D正确。
4.A 刚跳下时,绳子弹力为零,人做匀加速运动,加速度方向向下,处于失重状态,A正确;当弹性绳被拉直时,弹性绳弹力小于人的重力,人向下做加速度减小的加速运动,B错误;当弹性绳被拉到最长时,人的速度为零,弹力大于人的重力,人具有向上的加速度,C错误;人往回弹的过程中,弹力先大于人的重力,后小于人的重力,人先做加速度减小的加速运动,再做减速运动,D错误。
5.B 0~t1时间内,跳伞者加速运动,加速度向下,处于失重状态,A错误;v-t图线的斜率表示加速度,由图像可知,0~t1时间内,跳伞者加速度在减小,根据mg-f=ma,可知所受阻力变大,B正确;t1~t2时间内,图线斜率绝对值减小,加速度变小,C错误;由图可知,t1时刻,跳伞者速度开始减小,可知t1时刻开始打开降落伞,D错误。
6.D 由图像可知,滑块先沿斜面向上匀减速到速度为零,再保持静止,根据x=v0t,解得v0=2 m/s,故A错误;对整体分析,0~0.2 s内受到地面的摩擦力f=max,方向水平向左,地面的支持力满足G总-F支=may,0.2~0.4 s内处于静止状态,摩擦力消失,G总=F支,故B、C错误;根据A选项分析,0~0.2 s内滑块的加速度沿斜面向下,具有竖直向下的分量,滑块处于失重状态(破题关键),故D正确。
7.D 在该超重的过程中,根据牛顿第二定律有FN-mg=ma,可得支持力FN=4mg=2 800 N,故选D。
8.BD 在“下蹲”过程中,该运动员向下先加速后减速,所以在“下蹲”过程中,该运动员先处于失重状态,后处于超重状态;在“站起”过程中,该运动员向上先加速后减速,所以“站起”过程中,该运动员先超重后失重,故A错误,B正确。根据上面的分析可知,该运动员在6 s内完成了一次“下蹲”和一次“站起”动作,故C错误。由图可知,在这段时间内,该运动员受到的最大支持力为1 600 N,受到的最小支持力为400 N,该运动员的重力为1 000 N,所以该运动员的质量为m==100 kg,设在“下蹲”过程中向下的最大加速度为a,根据牛顿第二定律可得mg-Fmin=ma,解得a=6 m/s2;设在“下蹲”过程中减速的最大加速度为a',根据牛顿第二定律有Fmax-mg=ma',解得a'=6 m/s2,故D正确。
9.B v-t图像中图线的斜率表示加速度,前10 s内货物的加速度为a1== m/s2=0.1 m/s2,加速度向上,货物处于超重状态,A错误;前10 s内,根据牛顿第二定律有FN-mg=ma1,解得FN=1 010 N,可知电梯对货物的支持力为1 010 N,B正确;v-t图线与时间轴围成的面积表示位移,则46 s末货物上升的距离为x=×1 m-×1.2 m=22 m,C错误;30~36 s内图线的斜率为负,可知货物加速度向下,货物处于失重状态,D错误。
10.AC 该同学先向上加速后向上减速,加速度先向上后向下,该同学先超重后失重,A正确;由题可知运动过程中总位移为x=(t1+t2),解得最大速度v=0.75 m/s,B错误;加速和减速过程加速度大小之比为====,C正确;根据牛顿第二定律,加速过程有F1-mg=ma1,减速过程有mg-F2=ma2,联立可得=,D错误。
11.BD 由于fm=μFN,若要弹簧拉动A相对木箱运动,需要减小A物体对木箱的压力。由于超重或者失重考虑的是物体在竖直方向上加速度的方向,所以木箱在向上或向下运动的过程中都可能处于失重状态,当物体A对木箱的压力FN满足3 N>μFN时弹簧才能拉动A相对木箱运动,故A错误,B正确。若突然让木箱做自由落体运动,物体A处于完全失重状态,支持力、摩擦力突变为零(破题关键),则物体A只受到重力和弹簧弹力(不发生突变)作用,则F合==5 N,故加速度为a==12.5 m/s2,C错误,D正确。
能力提升练
1.B
关键点拨
速度方向与加速度方向相同时加速,速度方向与加速度方向相反时减速;加速度方向向上时超重,加速度方向向下时失重。
由图可知,0~2 s内无人机有沿x轴负方向的速度,2~4 s的时间内沿x轴的加速度为正,则沿x轴方向速度会减小,A错误;无人机开始时沿y轴正方向匀速飞行,0~4 s的时间内沿y轴的加速度为负,速度有可能先减小再反向增大,故B正确;0~2 s的时间内沿z轴的加速度向上,飞机加速上升,处于超重状态,2~4 s的时间内沿z轴的加速度向下,处于失重状态,C、D错误。
2.BC 手机在t1时刻向上的加速度最大,但仍要向上加速,则t1时刻没有运动到最高点,A错误;手机在t1~t2时间内加速度向上,处于超重状态,B正确;手机在t3时刻以后的一段时间加速度为向下的10 m/s2,等于重力加速度,处于完全失重状态,此过程中手机可能离开过手掌,C正确;t1~t2时间内加速度向上,不断减小,根据牛顿第二定律有N-mg=ma,得N=ma+mg,可知支持力不断减小;t2~t3时间内加速度向下,不断增大,根据牛顿第二定律有mg-N=ma,得N=mg-ma,可知支持力不断减小,D错误。
3.C 打开扣环,人从A点由静止释放,人向上做加速度减小的加速运动,在B点时人的速度最大,则加速度为零,处于平衡状态,弹性轻绳的拉力kx=mg,在A点未释放时,传感器示数为F=1 200 N,有kx'=mg+F,又x'-x=2 m,联立解得k=600 N/m,A错误,C正确;在C点速度为零,有向下的加速度,人处于失重状态,B错误;打开扣环瞬间,由牛顿第二定律,可得F合=1 200 N=ma,解得a=15 m/s2,D错误。
4.AD 由题图可知运动员的重力mg=500 N,该运动员由最低点向上运动到离开蹦床的过程中,加速度先向上,后向下,运动员先处于超重状态后处于失重状态,A正确;由图可知弹力最大为Fm=2 500 N,此时运动员在最低点,加速度最大,根据牛顿第二定律有Fm-mg=mam,可得最大加速度am=40 m/s2,B错误;运动员运动稳定后,每次腾空时间为Δt=8.7 s-6.7 s=2 s,故最大高度为H=g=5 m,该运动员离开蹦床时的速度为v0=g×Δt=10 m/s,C错误,D正确。
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2026人教版高中物理必修第一册
第四章 运动和力的关系
6 超重和失重
基础过关练
题组一 对超重和失重现象的理解
1.(2024重庆八中月考)有关超重和失重,以下说法中正确的是( )
A.物体处于超重状态时,所受重力增大,物体处于失重状态时,所受重力减小
B.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
C.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机必定处于下降过程
D.在不计空气阻力情况下,竖直向上抛出的物体,处于完全失重状态
2.(2025浙江学业考试)如图所示,升降机地板上站着一个重力为G=600 N的人。当他对地板的压力FN=550 N时,升降机可能做下列的哪种运动( )
A.加速下降 B.静止
C.匀速下降 D.匀速上升
3.(2025江苏盐城期中)如图所示为举重运动员抓举比赛时的情境,运动员从图示状态由静止向上站起直至站立的过程中,下列说法正确的是( )
A.手对杠铃的作用力大于杠铃对手的作用力
B.运动员对地面的压力先大于地面对运动员的支持力后小于地面对运动员的支持力
C.杠铃先失重后超重
D.杠铃先超重后失重
4.(2025江苏扬州江都中学月考)蹦极是常见的一项极限运动,参加体验的人双脚绑着一条长长的弹性绳,当人从台上跳下后弹性绳逐渐被拉长到最长又向上弹回的过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.人刚跳下时,人做匀加速运动,处于失重状态
B.当弹性绳被拉直时,人开始做匀减速运动
C.当弹性绳被拉到最长时,人的速度为零,此时加速度也为零
D.人往回弹的过程中,人先做匀加速运动,再做匀减速运动
5.(2025江苏淮安开学考试)如图所示为跳伞者在竖直下降过程中速度v随时间t变化的图像,则跳伞者( )
A.0~t1时间内,处于超重状态
B.0~t1时间内,所受阻力变大
C.t1~t2时间内,加速度变大
D.t2时刻,开始打开降落伞
6.(2025河北保定定州中学模拟)如图甲所示,一可视为质点的滑块在t=0时刻以某一初速度滑上静置在水平地面上的斜面体M,0~0.4 s内滑块沿斜面运动的位移x随时间t变化的图像如图乙所示,其中0~0.2 s内的图线为抛物线。整个过程中,斜面体M始终保持静止,下列说法正确的是( )
A.初速度大小为1 m/s
B.0~0.4 s内斜面体M一直受到地面的摩擦力
C.0~0.4 s内斜面体M受到的支持力始终不变
D.0~0.2 s内滑块处于失重状态
题组二 超重和失重的计算
7.(2025浙江强基联盟月考)火箭发射时,航天员要承受超重的考验。假设某火箭发射的过程中,有一段时间加速度达到了3g(g为重力加速度,取g=10 m/s2),重700 N的航天员,在该超重的过程中需要的支持力是( )
A.700 N B.1 400 N C.2 100 N D.2 800 N
8.(多选题)(2025福建厦门第六中学模拟)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10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.“下蹲”过程始终处于失重状态,“站起”过程始终处于超重状态
B.“下蹲”过程中,该运动员先处于失重状态后处于超重状态
C.该运动员在6 s内完成了两次“下蹲”和两次“站起”动作
D.这段时间内,该运动员加速度的最大值为6 m/s2
9.(2025湖北新高考协作体期中)随着科技的发展,手机的功能越来越多,如图所示是某同学随质量为100 kg货物乘坐电梯时利用手机软件制作的v-t图像(竖直向上为正方向),重力加速度g取10 m/s2,下列判断正确的是( )
A.0~10 s内,货物处于失重状态
B.前10 s内电梯对货物的支持力恒为1 010 N
C.46 s末货物上升的距离为34 m
D.30~36 s内,货物处于超重状态
10.(多选题)(2025广东深圳月考)质量为60 kg的同学做“引体向上”的上升过程大致可以看作先做匀加速运动,再做匀减速运动达到最高点,上升总高度为0.60 m,向上加速的时间为1.2 s,向上减速的时间为0.4 s,重力加速度g取10 m/s2。关于整个过程,下列说法正确的有( )
A.该同学先超重后失重
B.运动过程中最大速度等于 m/s
C.加速和减速过程加速度大小之比等于1∶3
D.加速和减速过程手臂承受的拉力之比等于3∶1
11.(创新题·新考法)(多选题)(2025湖北孝感期末)如图所示,质量为0.4 kg的物体A放在一个截面为矩形的静止木箱内,A和木箱水平底面之间的动摩擦因数为0.8。A的右边被一根轻弹簧用3 N的水平拉力向右拉着而保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。则下列说法正确的是( )
A.若让木箱在竖直方向向下运动,弹簧一定能拉动A相对木箱运动
B.若让木箱在竖直方向向上运动,弹簧可能能拉动A相对木箱运动
C.若突然让木箱做自由落体运动,则开始运动瞬间A物体的加速度为7.5 m/s2
D.若突然让木箱做自由落体运动,则开始运动瞬间A物体的加速度为12.5 m/s2
能力提升练
题组一 对超重和失重的理解
1.(创新题·新考法)(2025湖南长沙期中)某全球知名的无人机生产商生产的无人机在各行业中得到广泛应用。某同学应用该无人机搭载的加速度传感器进行飞行测试。图a为在测试软件中设定的x、y、z轴的正方向,其中z轴沿竖直方向,无人机开始时沿y轴正方向匀速飞行,0时刻起该同学进行变速操作,软件生成了图b的三个维度的a-t(加速度-时间)图像,可以推断0~4 s的时间内无人机( )
A.沿x轴方向一直加速
B.沿y轴方向的飞行速度有可能先减小再增大
C.加速下降
D.处于超重状态
2.(多选题)(2025北京第四中学月考)很多智能手机都有加速度传感器,能通过图像显示加速度情况。用手掌托着手机,打开加速度传感器,手掌从静止开始迅速上下运动,得到如图所示的竖直方向上加速度随时间变化的图像,该图像以竖直向上为正方向。由此可判断出( )
A.手机在t1时刻运动到最高点
B.手机在t1~t2时间内处于超重状态
C.手机可能离开过手掌
D.手机在t1~t3时间内,受到的支持力先减小再增大
题组二 应用牛顿第二定律解决超重、失重问题
3.(2025广东深圳月考)“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,劲度系数为k的弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,人再与固定在地面上的力传感器相连,传感器示数为1 200 N。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经B点上升到最高位置C点,在B点时速度最大。已知AB长为2 m,人与装备(可视为质点)总质量m=80 kg。忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是( )
A.在B点时,弹性轻绳的拉力为零
B.经过C点时,人处于超重状态
C.弹性轻绳的劲度系数k为600 N/m
D.打开扣环瞬间,人在A点的加速度大小为12.5 m/s2
4.(多选题)(2025山东济宁月考)一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律通过传感器用计算机绘制出来,如图所示。忽略空气阻力,取当地的重力加速度g=10 m/s2。结合图像,以下说法正确的是( )
A.该运动员由最低点向上运动到离开蹦床的过程中先处于超重状态后处于失重状态
B.该运动员最大加速度为50 m/s2
C.该运动员离开蹦床时的速度为20 m/s
D.该运动员离开蹦床后上升的最大高度为5 m
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D 无论物体处于超重还是失重状态,物体所受的重力不变,A错误;游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于平衡状态,B错误;沿竖直方向运动的升降机失重时,加速度方向一定向下,升降机可能加速下降,也可能减速上升,C错误;在不计空气阻力的情况下,竖直向上抛出的物体加速度为重力加速度,因此其处于完全失重状态,D正确。
2.A 由牛顿第三定律可知,地板对人的支持力为550 N,小于人的重力600 N,升降机处于失重状态,加速度方向向下,升降机加速下降或减速上升,故选A。
3.D 手对杠铃的作用力和杠铃对手的作用力是一对相互作用力,大小总是相等,A错误;运动员对地面的压力和地面对运动员的支持力是一对相互作用力,大小总是相等,B错误;运动员站起的过程,杠铃先向上加速后向上减速,加速度先向上后向下,杠铃先超重后失重,C错误,D正确。
4.A 刚跳下时,绳子弹力为零,人做匀加速运动,加速度方向向下,处于失重状态,A正确;当弹性绳被拉直时,弹性绳弹力小于人的重力,人向下做加速度减小的加速运动,B错误;当弹性绳被拉到最长时,人的速度为零,弹力大于人的重力,人具有向上的加速度,C错误;人往回弹的过程中,弹力先大于人的重力,后小于人的重力,人先做加速度减小的加速运动,再做减速运动,D错误。
5.B 0~t1时间内,跳伞者加速运动,加速度向下,处于失重状态,A错误;v-t图线的斜率表示加速度,由图像可知,0~t1时间内,跳伞者加速度在减小,根据mg-f=ma,可知所受阻力变大,B正确;t1~t2时间内,图线斜率绝对值减小,加速度变小,C错误;由图可知,t1时刻,跳伞者速度开始减小,可知t1时刻开始打开降落伞,D错误。
6.D 由图像可知,滑块先沿斜面向上匀减速到速度为零,再保持静止,根据x=v0t,解得v0=2 m/s,故A错误;对整体分析,0~0.2 s内受到地面的摩擦力f=max,方向水平向左,地面的支持力满足G总-F支=may,0.2~0.4 s内处于静止状态,摩擦力消失,G总=F支,故B、C错误;根据A选项分析,0~0.2 s内滑块的加速度沿斜面向下,具有竖直向下的分量,滑块处于失重状态(破题关键),故D正确。
7.D 在该超重的过程中,根据牛顿第二定律有FN-mg=ma,可得支持力FN=4mg=2 800 N,故选D。
8.BD 在“下蹲”过程中,该运动员向下先加速后减速,所以在“下蹲”过程中,该运动员先处于失重状态,后处于超重状态;在“站起”过程中,该运动员向上先加速后减速,所以“站起”过程中,该运动员先超重后失重,故A错误,B正确。根据上面的分析可知,该运动员在6 s内完成了一次“下蹲”和一次“站起”动作,故C错误。由图可知,在这段时间内,该运动员受到的最大支持力为1 600 N,受到的最小支持力为400 N,该运动员的重力为1 000 N,所以该运动员的质量为m==100 kg,设在“下蹲”过程中向下的最大加速度为a,根据牛顿第二定律可得mg-Fmin=ma,解得a=6 m/s2;设在“下蹲”过程中减速的最大加速度为a',根据牛顿第二定律有Fmax-mg=ma',解得a'=6 m/s2,故D正确。
9.B v-t图像中图线的斜率表示加速度,前10 s内货物的加速度为a1== m/s2=0.1 m/s2,加速度向上,货物处于超重状态,A错误;前10 s内,根据牛顿第二定律有FN-mg=ma1,解得FN=1 010 N,可知电梯对货物的支持力为1 010 N,B正确;v-t图线与时间轴围成的面积表示位移,则46 s末货物上升的距离为x=×1 m-×1.2 m=22 m,C错误;30~36 s内图线的斜率为负,可知货物加速度向下,货物处于失重状态,D错误。
10.AC 该同学先向上加速后向上减速,加速度先向上后向下,该同学先超重后失重,A正确;由题可知运动过程中总位移为x=(t1+t2),解得最大速度v=0.75 m/s,B错误;加速和减速过程加速度大小之比为====,C正确;根据牛顿第二定律,加速过程有F1-mg=ma1,减速过程有mg-F2=ma2,联立可得=,D错误。
11.BD 由于fm=μFN,若要弹簧拉动A相对木箱运动,需要减小A物体对木箱的压力。由于超重或者失重考虑的是物体在竖直方向上加速度的方向,所以木箱在向上或向下运动的过程中都可能处于失重状态,当物体A对木箱的压力FN满足3 N>μFN时弹簧才能拉动A相对木箱运动,故A错误,B正确。若突然让木箱做自由落体运动,物体A处于完全失重状态,支持力、摩擦力突变为零(破题关键),则物体A只受到重力和弹簧弹力(不发生突变)作用,则F合==5 N,故加速度为a==12.5 m/s2,C错误,D正确。
能力提升练
1.B
关键点拨
速度方向与加速度方向相同时加速,速度方向与加速度方向相反时减速;加速度方向向上时超重,加速度方向向下时失重。
由图可知,0~2 s内无人机有沿x轴负方向的速度,2~4 s的时间内沿x轴的加速度为正,则沿x轴方向速度会减小,A错误;无人机开始时沿y轴正方向匀速飞行,0~4 s的时间内沿y轴的加速度为负,速度有可能先减小再反向增大,故B正确;0~2 s的时间内沿z轴的加速度向上,飞机加速上升,处于超重状态,2~4 s的时间内沿z轴的加速度向下,处于失重状态,C、D错误。
2.BC 手机在t1时刻向上的加速度最大,但仍要向上加速,则t1时刻没有运动到最高点,A错误;手机在t1~t2时间内加速度向上,处于超重状态,B正确;手机在t3时刻以后的一段时间加速度为向下的10 m/s2,等于重力加速度,处于完全失重状态,此过程中手机可能离开过手掌,C正确;t1~t2时间内加速度向上,不断减小,根据牛顿第二定律有N-mg=ma,得N=ma+mg,可知支持力不断减小;t2~t3时间内加速度向下,不断增大,根据牛顿第二定律有mg-N=ma,得N=mg-ma,可知支持力不断减小,D错误。
3.C 打开扣环,人从A点由静止释放,人向上做加速度减小的加速运动,在B点时人的速度最大,则加速度为零,处于平衡状态,弹性轻绳的拉力kx=mg,在A点未释放时,传感器示数为F=1 200 N,有kx'=mg+F,又x'-x=2 m,联立解得k=600 N/m,A错误,C正确;在C点速度为零,有向下的加速度,人处于失重状态,B错误;打开扣环瞬间,由牛顿第二定律,可得F合=1 200 N=ma,解得a=15 m/s2,D错误。
4.AD 由题图可知运动员的重力mg=500 N,该运动员由最低点向上运动到离开蹦床的过程中,加速度先向上,后向下,运动员先处于超重状态后处于失重状态,A正确;由图可知弹力最大为Fm=2 500 N,此时运动员在最低点,加速度最大,根据牛顿第二定律有Fm-mg=mam,可得最大加速度am=40 m/s2,B错误;运动员运动稳定后,每次腾空时间为Δt=8.7 s-6.7 s=2 s,故最大高度为H=g=5 m,该运动员离开蹦床时的速度为v0=g×Δt=10 m/s,C错误,D正确。
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