考点13 超重和失重备战高考物理考点一遍过.docx

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考点13超重和失重备战高考物理考点一遍过

1．超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。

在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化（即“视重”发生变化）。

2．只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关。

3．尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。

4．物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于ma。

5．物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向，与速度的大小和方向没有关系。

下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系。

加速度

超重、失重

视重F

a=0

不超重、不失重

F=mg

a的方向竖直向上

超重

F=m（g+a）

a的方向竖直向下

失重

F=m（g–a）

a=g，竖直向下

完全失重

F=0

特别提醒：

不论是超重、失重、完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。

6．超重和失重现象的判断“三”技巧

（1）从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力（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）从加速度的角度判断，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）从速度变化角度判断

①物体向上加速或向下减速时，超重；

②物体向下加速或向上减速时，失重。

将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个矩形箱子中，如图所示，在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器，能随时显示出金属块和弹簧对箱子上顶板和下底板的压力大小。

将箱子置于电梯中，随电梯沿竖直方向运动。

当箱子随电梯以a=4.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为4.0N，下底板的传感器显示的压力为10.0N。

取g=10m/s2，若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，则升降机的运动状态可能是

A．匀加速上升，加速度大小为5m/s2

B．匀加速下降，加速度大小为5m/s2

C．匀速上升

D．静止状态

【参考答案】B

【详细解析】以a=4.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，物体受到上顶板向下的压力

，下底板的支持力

，以向下为正方形，根据牛顿第二定律有

，带入计算m=1kg。

若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，则意味着弹簧长度不变，弹簧弹力不变，即

，则有

，

得a=5m/s2方向向下。

故选B。

1．一个矿泉水瓶底部有一小孔。

静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力，则

A．水瓶自由下落时，小孔向下漏水

B．将水瓶竖直向上抛出，水瓶向上运动时，小孔向下漏水；水瓶向下运动时，小孔不向下漏水

C．将水瓶水平抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水

D．将水瓶斜向上抛出，水瓶在运动中小孔向下漏水

【答案】C

【解析】无论向哪个方向抛出，抛出之后的物体都只受到重力的作用，加速度为g，处于完全失重状态，此时水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水不会流出，所以C正确。

2．以下是必修１课本中四幅插图，关于这四幅插图下列说法正确的是

A．甲图中学生从如图姿势起立到直立站于体重计的过程中，体重计示数先减少后增加

B．乙图中运动员推开冰壶后，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变

C．丙图中赛车的质量不很大，却安装着强大的发动机，可以获得很大的加速度

D．丁图中高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，来减小车辆重力沿桥面方向的分力，保证行车方便与安全

【答案】BCD

【解析】学生从如图姿势起立到直立站于体重计的过程中，学生的运动的过程是先向上加速运动，在减速运动，直到最后的静止，向上加速时，处于超重状态，减速时处于失重状态，所以体重计的示数先增加后减少，所以A错误；冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，根据牛顿第二定律可知，此时物体的加速度很小，所以物体速度的变化就很慢，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，所以B正确；根据牛顿第二定律F=ma可知，当质量不变的时候，F越大，加速度a就越大，所以C正确；高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，这样可以减小车辆重力沿桥面方向的分力，保证行车方便与安全，所以D正确。

1．小明乘电梯从一楼上升到三楼，在电梯启动和制动时，他所处的状态是

A．超重、超重B．失重、失重C．超重、失重D．失重、超重

2．甲、乙两位同学组成研究性学习小组来研究物体的超重和失重现象。

他们在运动着的一升降机内做实验，站在体重计上的甲同学发现了自已的“体重”增加了40%，于是乙同学对该过程中升降机的运动情况作出了如下判断，其中可能正确的是

A．以0.6g的加速度加速下降

B．以0.4g的加速度加速上升

C．以0.4g的加速度减速下降

D．以0.6g的加速度减速上升

3．某同学用台秤研究在电梯中的超失重现象。

在地面上称得其体重为500N，再将台秤移至电梯内称其体重。

电梯从t=0时由静止开始运动，到t=11s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的情况如图所示（g=10m/s2）。

则

A．电梯为下降过程

B．在10~11s内电梯的加速度大小为2m/s2

C．F3的示数为550Ｎ

D．电梯运行的总位移为19m

4．如图所示，在绕地球运行的“天宫一号”实验舱中，宇航员王亚平正在做如下实验。

下列说法正确的是

A．使小球在竖直平面内做圆周运动：

拉直细绳，在最低点要给小球以最小初速度，才能让它做完整的圆周运动

B．测量宇航员的体重，可用盘式测力计测量

C．做吹水泡实验，吹出的水泡一定都是很圆的球形状

D．用食指轻轻一推宇航员，他立即做匀速直线运动

5．下列说法正确的是

A．牛顿第一定律是实验定律

B．跳高运动员从地面上跳起，是由于地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力

C．人在地面上行走时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有三对

D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态

6．应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。

例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。

对此现象分析正确的是

A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态

B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态

C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度

D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度

7．姚明成为了NBA一流中锋，给中国人争得了荣誉和尊敬，让更多的中国人热爱上篮球这项运动。

姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程，如图所示，下列关于蹬地和离地上升两过程的说法中正确的是（设蹬地的力为恒力）

A．两过程中姚明都处在超重状态

B．两过程中姚明都处在失重状态

C．前过程为超重，后过程不超重也不失重

D．前过程为超重，后过程为完全失重

8．下列实例属于超重现象的是

A．火箭点火后加速升空时

B．汽车驶过拱桥顶端时

C．跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动时

D．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时

9．某同学站在电梯地板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况，如图所示的v–t图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化情况（向上为正方向）。

根据图象提供的信息，可以判断下列说法中正确的是

A．0~5s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态

B．5~10s内，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力

C．10~20s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态

D．20~25s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态

10．关于超重和失重，下列说法中正确的是

A．超重就是物体受的重力增加了

B．完全失重就是物体一点重力都不受了

C．失重就是物体受的重力减少了

D．不论超重或失重甚至完全失重，物体所受重力都不变

11．在军事演习中，某空降兵从悬停在空中的直升飞机上跳下，从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的v–t图象如图所示，则下列说法正确的是

A．0~10s内空降兵和降落伞整体机械能守恒

B．0~10s内空降兵和降落伞整体所受空气阻力越来越大

C．10~15s时间内运动员的平均速度

D．10~15s内空降兵和降落伞整体处于失重状态

12．如图所示，某同学在教室中站在体重计上研究超重与失重。

她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。

关于她的实验现象，下列说法中正确的是

A．只有“起立”过程，才能出现失重的现象

B．只有“下蹲”过程，才能出现超重的现象

C．“起立”、“下蹲”的过程，都能出现超重和失重的现象

D．“起立”的过程，先出现超重现象后出现失重现象

13．如图，固定斜面，CD段光滑，DE段粗糙，A、B两物体叠放在一起从C点由静止下滑，下滑过程中A、B保持相对静止，则

A．在CD段时，A受三个力作用

B．在DE段时，A可能受三个力作用

C．在DE段时，A受摩擦力方向一定沿斜面向上

D．整个下滑过程中，A、B均处于失重状态

14．一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力

A．t=2s时最大B．t=2s时最小

C．t=8.5s时最大D．t=8.5s时最小

15．将重为50N的物体放在电梯的地板上。

如果电梯由起动到停止的过程中，物体受到的支持力随时间变化的图象如图所示。

由此可以判断

A．t=2s时刻电梯的加速度向上

B．t=6s时刻电梯加速度为零

C．t=12s时刻电梯处于失重状态

D．t=12s时刻电梯处于超重状态

16．在电梯中，把一重物置于水平台秤上，台秤与力的传感器相连，电梯先从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，然后再减速上升，最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图象，如图所示，求：

（1）电梯在启动阶段，加速上升过程经历了多长时间；

（2）电梯在加速上升过程的最大加速度是多少。

（g取10m/s2）

17．一质量为50kg的乘客站在在升降机的台秤上，当升降机以2m/s2的加速度匀加速上升时，台秤的示数为多少？

（g=10m/s2）

18．某同学研究电梯上升过程的运动规律，乘电梯上楼时他携带了一个质量为5kg的重物和一套便携式DIS实验系统，重物悬挂在力传感器上。

电梯从第一层开始启动，中间不间断一直到最高层停止。

在这个过程中，显示器上显示出的力随时间变化的关系如图所示。

重力加速度g取10m/s2。

根据图象中的数据，求：

（1）电梯在最初加速阶段的加速度a1的大小；

（2）电梯在在19.0s内上升的髙度H。

19．（2014北京卷）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入，例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。

对此现象分析正确的是

A．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态

B．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态

C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度

D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度

1．C【解析】小明乘电梯从一楼上升到三楼，运动的方向向上；在电梯启动时，加速度的方向向上，他处于超重状态；当电梯制动时加速度的方向向下，他处于失重状态，故C选项正确。

故选C。

2．BC【解析】视重增大了，说明处于超重状态，加速度向上，即合力向上，根据牛顿第二定律

，故可能以0.4g的加速度加速上升，也可以以0.4g的加速度减速下降，故BC正确。

3．ABD【解析】

电梯支持力小于重力，合力向下，加速度向下，初始为静止，所以

电梯为匀加速下降，

支持力等于重力，平衡状态，保持2s末的速度匀速直线运动，10~11s支持力大于重力，合力向上，由于之前的速度向下，所以此阶段向下匀减速，选项A对。

匀加速阶段加速度

，2s末的速度

，此阶段位移

。

匀速阶段位移

，匀减速阶段时间

，初速度为2s末的速度，末速度等于0，所以可得此阶段加速度

，根据牛顿第二定律

带入计算得此时的支持力

，即

，此阶段位移

，总位移

，对照选项BD对C错。

4．CD【解析】在天空一号实验舱内，是完全失重状态，给任意大小的初速度，小球都会在竖直平面内做完整的圆周运动（在任意方向的平面内均可），不需像在地球上一样在最低点要给小球以最小初速度才能使其做完整的圆周运动，A错误；完全失重时，凡是与重力有关的现象和实验都不会发生（成功），故宇航员要测体重，不能用测力计直接测量，但可以用测力计给人一个拉力，让人做匀加速运动，测量其加速度a和拉力F的大小，再用牛顿运动定律F=ma求出，B错误；在表面张力作用下，在地球上的水球成不规则的“椭球”形状，但在完全失重时，水球成规则的球形，C正确；在完全失重时，质量再大的人，只要手指给其一个很小的力，也能让其做沿合外力方向的匀速直线运动，D正确。

5．C【解析】牛顿第一定律是惯性定律，可以说是牛顿根据伽利略的理想斜面实验总结出来的。

该实验是不可以用实验证明的，A错误。

地面给运动员的支持力与运动员给地面的压力是一对相互作用力，大小相等，B错误。

人在地面上行走时，有人对地面的压力和地面对人的支持力。

地球对人的吸引力和人对地球的吸引力。

地面给的人的摩擦力和人给地面的摩擦力功三对相互作用力，C正确。

游泳员受重力，和水的浮力，处于平衡状态，D错误。

6．D【解析】手托物体由静止开始向上运动，一定先做加速运动，物体处于超重状态；而后可能匀速上升，也可能减速上升，故A、B错误；在物体离开手的瞬间，二者分离，不计空气阻力，物体只受重力，物体的加速度一定等于重力加速度；要使手和物体分离，手向下的加速度一定大于物体向下的加速度，即手的加速度大于重力加速度，选项C错误，D正确。

7．D【解析】姚明在蹬地的过程中，对地面的压力大于重力，从而使人产生向上的合力，所以此时，人处于超重状态；当离开地面后，人对地面就没有作用力了，此时有向下的加速度，加速度的大小为重力加速度g，处于完全失重状态。

故选D。

8．A【解析】火箭点火加速升空的过程中，有向上的加速度，是由支持力和重力的合力提供，处于超重状态，所以A正确；超重是物体受到接触面竖直向上的支持力或绳的拉力大于重力。

在汽车驶过拱形桥顶端时，由重力的分力提供做圆周运动向心力，所以支持力小于重力，处于失重状态，所以B错误；跳水运动员离开跳板向上运动时，与跳板分离，没有支持力，完全失重，所以C错误；体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于平衡状态，所以D错误。

故选A。

9．BD【解析】在0~5s内，从速度—时间图象可知，此时的加速度为正，说明电梯的加速度向上，此时人处于超重状态，故A错误；5~10s内，该同学做匀速运动，故其对电梯地板的压力等于他所受的重力，故B正确；在10~20s内，电梯向上做匀减速运动，加速度向下，处于失重状态，故C错误；在20~25s内，电梯向下做匀加速运动，加速度向下，故处于失重状态度，故D正确；故选BD。

10．D【解析】物体处于超重或者失重是指视重与重力的关系，并不是重力发生变化，A选项错误；当物体处于完全失重状态是指物体对支持面的压力或者对悬线的拉力为零，重力大小不变，B选项错误；物体对支持物的压力或者对悬挂物的拉力小于重力叫失重，但重力并不改变，C选项错误；不论超重或失重甚至完全失重，物体所受重力是不变的，D选项正确。

故选D。

11．BC【解析】0~10s内速度时间图线的切线斜率逐渐减小，可知空降兵和降落伞向下做加速度逐渐减小的变加速直线运动，阻力对空降兵和降落伞做负功，故选项A错误；根据牛顿第二定律得，mg–f=ma，因为加速度减小，可知阻力增大，故选项B正确；10~15s内做空降兵和降落伞向下做加速度减小的变减速直线运动，5s内的位移小于做匀变速直线运动的位移，故10~15s时间内空降兵和降落伞的平均速度

，故C正确；10~15s内做减速运动，加速度方向向上，可知空降兵和降落伞处于超重状态，故选项D错误。

12．CD【解析】下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态；人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，人先处于超重状态后处于失重状态，故AB错误，CD正确。

故选CD。

13．C【解析】在CD段，整体的加速度：

，隔离对A分析，有：

，解得

，可知A受重力和支持力两个力作用，A错误；设DE段物块与斜面间的动摩擦因数为μ，在DE段，整体的加速度：

，隔离对A分析，有：

，解得

，方向沿斜面向上。

若匀速运动，A受到静摩擦力也是沿斜面向上，所以A一定受三个力，故B错误，C正确；整体下滑的过程中，CD段加速度沿斜面向下，A、B均处于失重状态，在DE段，可能做匀速直线运动，不处于失重状态，D错误；故选C。

14．AD【解析】由于t=2s时物体向上的加速度最大，故此时人对地板的压力最大，因为地板此时对人的支持力最大；而t=8.5s时物体向下的加速度最大，故地板对的支持力最小，即人对地板的最小，故选项AD正确，选项BC错误。

15．ABC【解析】在0~4s内重物处于超重状态，t=2s时刻电梯的加速度方向竖直向上，A正确；在4~10s内电梯做匀速直线运动或静止状态，加速度为零，B正确；从10s到12s失重，t=12s时刻电梯的加速度方向竖直向下，故C正确D错误。

16．

（1）4s

（2）6.7m/s2

【解析】

（1）电梯在加速上升时，加速度向上，物体将会处于超重状态，即从图象可知：

电梯在启动阶段经历了4s加速上升过程。

（2）由牛顿第二定律可知：

FN–mg=ma得a=

m/s2≈6.7m/s2。

17．600N

【解析】以人为研究对象

由牛顿第三定律知，人受到的支持力跟人对秤的压力大小相等。

所以：

体重计的读数即为支持力的大小。

升降机加速上升时，a的方向竖直向上，取向上为正，则N–mg=ma

所以N=mg+ma=（50×10+50×2）N=600N

18．

（1）2m/s2

（2）87m

【解析】

（1）由牛顿第二定律得F1–mg=ma1

解得a1=2m/s2

（2）电梯在0~3s时段的t1=3s内做匀加速运动

末速度v1=a1t1=6m/s；上升的高度h1=

a1t12=9m

在3~13s时段的t2=10s内做匀速运动，上升的高度h2=v1t2=60m

在13~19s时段的t3=6s内做匀减速运动

F2–mg=ma2，解得a2=–1m/s2。

上升的高度h3=v1t3+

a2t32=18m

在19.0s内上升的髙度H=h1+h2+h3=87m

19．D【解析】受托物体向上运动，开始阶段一定先向上加速，加速度向上，物体处于超重状态，但后面的运动是不确定的，可以是加速的，减速的，也可以是匀速的，不一定处于超重状态，AB均错误；物体离开手的瞬间或之后，物体的加速度等于重力加速度，C错误；在物体离开手的瞬间，手的速度变化一定比物体快，所以其加速度一定大于物体的加速度，即大于重力加速度，D正确。