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1、人教版（2019）必修第一册6.超重和失重2023年压轴同步卷参考答案与试题解析一.选择题（共10小题）1 .下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是（）A.用天平测量物体的质量B.用弹簧秤测物体的重力C,用温度计测舱内的温度D.用水银气压计测舱内气体的压强【分析】在太空中处于失重状态，因此不能用弹簧测力计测量物体的重力，不能用天平测量物体的质量.其他跟重力没有关系的实验都可以进行.【解答】解：A、天平的实质是一个等臂杠杆，测质量依靠的是物体对托盘的压力，绕地球飞行的太空实验舱中，此时物体就不会对托盘有压力，故A错误；B、绕地球飞行的太空实验舱中，物体对弹簧秤没有拉力，所以不能测物
2、体的重力，故B错误C、温度计是利用液体的热胀冷缩性质制成的，和物体失重与否没有关系，故C正确D、水银气压计测舱内气体的压强与重力现象有关，所以该实验不能完成，故D错误故选：Co【点评】此题考查的是在太空中的物体处于失重状态，解题关键是看哪一种实验工具是利用重力来工作的，那么，这种实验工具就不能使用.2 .如图，一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则（）A.容器自由下落时，小孔向下漏水B.将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水C,将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水D.
3、将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水【分析】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g.【解答】解：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，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D正确。故选：D。【点评】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.3 .下列哪个说法是正确的？（）A.体操运动员双手
4、握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态【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，就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.【解答】解：A、C、D中物体处于平衡状态。在B中物体加速度竖直向下，处于失重状态。所以B正确。故选：Bo【点评】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.4 .2019年5月25日，20
5、19年全国蹦床锦标赛在天津科技大学滨海校区体育馆落下帷幕，上海选手高磊加冕男子网上个人和团体双冠王。测得一位仅在竖直方向上运动的蹦床运动员受到蹦床的弹力F随时间t的变化规律如图所示，已知该运动员的最大加速度为42ms2,重力加速度为g=10ms2,不计空气阻力。下列说法正确的是(A.该运动员接触蹦床过程中受到的最大弹力为20(X)NB.该运动员双脚离开蹦床后的最大速度为16msC.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D.该运动员由接触蹦床到最低点的过程中一直处于失重状态【分析】根据F-t图象结合牛顿第二定律及超重、失重的定义分析。【解答】解：A由题图分析可知运
6、动员的重力等于500N.则运动员的质量为m=50kg,根据牛顿第二定律得Fo-mg=mam,解得Fo=26OON.故A错误；B、由题图分析可知运动员双脚离开瞒床后最长经过1.6s再次接触蹦床，则离开蹦床后上升和下落的时间均为08s,运动员双脚离开蹦床后的最大速度为v=gt=100.8ms=8ms,故B错误；C、运动员由最低点向上运动到离开蹦床的过程中，蹦床的弹力先大于人的重力，加速度方向向上，处于超重状态，过了平衡位置，蹦床的弹力小于人的重力，加速度方向向下，处于失重状态，故C正确；D、运动员由接触蹦床到最低点的过程中,瑞床的弹力先小于人的重力,加速质方向向下，处于失重状态，过了平衡位置，蹦床
7、的弹力大于人的重力，加速度方向向上、处于超重状态，故D错误。故选：Co【点评】本题考查了超重、失重的知识，意在考查考生的理解能力。5 .2020年5月5日，长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功，正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。如图，火箭点火后刚要离开发射台竖直起飞时(*maA.火箭处于平衡状态B.火箭处于失重状态C.火箭处于超重状态D.空气推动火箭升空【分析】超重时，物体对悬挂物的拉力或对支撑面的压力大于重力，根据牛顿第二定律，物体受到向上的合力，加速度方向向上；失重时，物体对悬挂物的拉力或对支撑面的压力小于重力，根据牛顿第二定律，物体受到向下的合力，加速度方向向下。【解答】解：
8、ABC、火箭加速上升时，加速度方向向上，处于超重状态，故AB错误，C正确；D、火箭给喷出的燃气作用力，燃气给火箭反作用力，推动火箭上升，故D错误。故选：Co【点评】解决本题的关键理解超失重的力学特征：超重时，物体对悬挂物的拉力或对支撑面的压力大于重力；失重时，物体对悬挂物的拉力或对支撑面的压力小于重力。以及运动学特征：超重时，加速度方向向上；失重时，加速度方向向下。6 .小明站在电梯中的体重计上，电梯静止时体重计示数如图甲所示.电梯运行经过5楼时体重计示数如图乙所示，则此时（）甲己A.电梯一定在向上运动B.电梯一定在向下运动C.电梯的加速度方向可能向上D.电梯的加速度方向一定向下【分析】由图可
9、知体重计示数减小，由物体对支撑物的压力或悬挂物的拉力大于重力为超重，物体对支撑物的压力或悬挂物的拉力小于重力为失重.超重对应物体加速度向上；失重对应物体加速度向下可判定题目.【解答】解：由图可知体重计示数减小，物体对支撑物的压力或悬挂物的拉力小于重力为失重，可知人处于失重状态，失重时加速度向下，故可知电梯具有向下的加速度。则可能的运动情况是：1、向下的加速运动。2、向上的减速运动。故选：Do【点评】明确超重和失重的定义，知道超重对应物体加速度向上；失重对应物体加速度向下.7 .下列说法正确的是（）A.牛顿是国际单位制中的基本单位8 .宇宙飞船内的弹簧秤无法使用C.竖直向上加速升空的火箭内的物体
10、处于完全失重状态D.火箭能升入太空能用牛顿第三定律来解释【分析】力的单位是牛顿，是导出单位，不是基本单位；宇宙飞船处于完全失重状态，和重力相关的仪器不能使用，如电子秤；加速度向上，物体处于超重状态；火箭能升入太空利用的力的作用是相互的，能用牛顿第三定律来解释。【解答】解：A、牛顿是力的国际单位，但不是基本单位，故A错误；B、宇宙飞船处于完全失重状态，和重力相关的仪器不能使用，但弹簧秤可以使用，故B错误；C、竖直向上加速升空的火箭，加速度向上，物体处于超重状态，故C错误；D、火箭能升入太空利用的力的作用是相互的，能用牛顿第三定律来解释，故D正确。故选：Do【点评】本题考查了单位制、超重与失重、牛
11、顿运动定律等基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点。8.质量为m的物体放置在升降机内的台秤上，升降机以加速度a在竖直方向做匀变速直线运动，若物体处于失重状态，则（）A.升降机的加速度方向竖宜向上B.台秤示数减少maC.升降机一定向上运动D.升降机一定做加速运动【分析】由于测出的人的体重比真实的体重小，说明人处于失重状态，据此可以判断出合理的加速度的方向；根据牛顿第二定律，可以判断人的加速度的方向，进而可以判断升降机的运动状态。【解答】解：A、由于测得体重为mg,人对台秤的压力小于人的重力，对于人来说应该是有向下的合力，根据牛顿第二定律F=ma可知人有向下的加速度，那么升降机也
12、就有向下的加速度，此时可以是向下加速，也可以是向上减速，故A错误：B、根据牛顿第二定律F=ma可知人有向下的加速度，那么升降机也就有向下的加速度，所以台秤示数减少ma,故B正确；C、由于测得体重为mg,人对台秤的压力小于人的重力，对于人来说应该是有向下的合力,根据牛顿第二定律F=ma可知人有向下的加速度,那么升降机也就有向下的加速度，此时可以是向下加速，也可以是向上减速，故C错误。D、由于测得体重为mg,人对台秤的压力小于人的重力，对于人来说应该是有向下的合力,根据牛顿第二定律F=ma可知人有向下的加速度,那么升降机也就有向下的加速度，此时可以是向下加速，也可以是向上减速，故D错误。故选：Bo
13、【点评】本题主要是考查对超重失重现象的理解，并利用牛顿第二定律来求物体的加速度，并能判断其运动情况。9.一跳伞运动员从悬停的直升飞机上跳下，2s时开启降落伞，运动员跳伞过程中的v-t图象如图所示，根据图象可知运动员（）24681012141618202224A.在26s内速度方向先向上后向下B.在26s内加速度方向先向上后向下C.在26s内先处于失重状态后处于超重状态D.在020s内先匀加速再匀减速最终匀速直线运动【分析】首先分析运动员的运动情况，运动员在0-2s内做匀加速直线运动，2s-14s做变速运动，14s以后做匀速运动直到地面。t=ls时运动员做匀加速直线运动，根据图象的斜率可以算出加
14、速度，根据超重和失重的性质确定状态。【解答】解：A、图象的纵坐标表示速度，则由图可知，物体的速度方向一直没有发生变化，故A错误：B、图象的斜率表示加速度，则由图可知，26s内物体先做加速运动，再做减速运动，故加速度方向先向下再向上，故B错误；C、由B的分析可知，物体的加速度先向下再向上，故物体先处于失重，再处于超重，故C正确：D、由图可知，2-12s内的加速度大小会发生变化，故物体不是匀变速运动，故D错误。故选：Co【点评】本题考查超重与失重以及V-t图象，要注意明确图象的性质，能根据图象明确速度和加速度的方向，同时明确超重和失重与加速度方向间的关系。10.在竖直运动的电梯地板上放置一台秤，将
15、物体放在台秤上。电梯静止时台秤示数为N.在电梯运动的某段过程中，台秤示数大于N.在此过程中（）A.物体受到的重力增大B.物体处于失重状态C.电梯可能正在加速下降D.电梯可能正在加速上升【分析】电梯静止时，台秤示数为N等于物体重力；物体对台秤的压力小于其重力时，说明物体处于失重状态，加速度向下，物体可能向上减速运动，也可能向下加速运动；物体对台秤的压力大于其重力时，说明物体处于超重状态，加速度向上，物体可能加速向上，也可能减速下降。【解答】解：A、物体重力G=mg,和电梯的运动状态无关，重力失重不变，故A错误。BCD、当电梯静止时，有N=mg；当电梯的加速度方向竖直向上时，根据牛顿第二定律：N-
16、mg=ma,得N=mg+maN,此时电梯处于超重状态，电梯可能加速上升，也可能减速下降，故D正确，BC错误。故选：D。【点评】做超重和失重的题目要抓住关键：有向下的加速度，失重；有向上的加速度，超重。二.填空题（共5小题）11 .如图所示，汽车以大小相等速度通过凹凸不平的路面时，在A点处于超重（填“超重”或“失重”）状态，在B点处于失重（填“超重”或“失重”）状态，在A点更容易爆胎。【分析】根据加速度方向来判断超重和失重，加速度方向向上时为超重状态，加速度方向向下时为失重状态；超重状态时，小车对地面的压力大于重力，失重状态时，小车对地面的压力小于重力。【解答】解：（1）汽车在A点的加速度方向向
17、上，为超重状态；（2）汽车在B点的加速度方向向下，为失重状态；（3）汽车在A点，根据牛顿第二定律：Fn-mg=ma得：Fna=mg+mamg汽车在B点，根据牛顿第二定律：mg-Fn=ma得：Fnb=mg-maFnb,故在A点更容易爆胎。故答案为：（1）超重；（2）失重：（3）Ao【点评】本题考查了牛顿第二定律、超重和失重等知识点。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。12 .如图甲所示，人站在力传感器上完成起立和下蹲动作。图乙中呈现的是力传感器的示数随时间的变化情况。图乙中a点，小明所受到的支持力小于受到的重力（选填“大于、“等于”或“小于”）；b点到C点
18、的过程中，小明完成了起立动作（选填“起立”或“下蹲”）。【分析】从图中看出a点FVG,说明小明处于失重状态；起立时，人的加速度先向上后向下，对应先超重后失重。【解答】解：根据图乙知小明的重力为G=500N,图中a点，F5OON,说明小明处于失重状态，所以小明所受到的支持力小于受到的重力；根据图象，从b点到C点的过程中，小明先处于超重状态后处于失重状态，说明小明完成了起立动作。故答案为：小于；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。13 .质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，则：（
19、1）当升降机匀速上升时体重计的读数为600N：（2）当升降机以3ms2的加速度匀加速上升时体重计的读数为780N：（3）当体重计的读数是300N时，升降机的加速度大小为5ms2,方向为竖直_a下（向上，向下）。【分析】（1）体重计的读数等于升降机对人的支持力的大小；（2）升降机匀速上升时，人受力平衡，支持力等于重力：（3）当体重计的读数是3（M）N时，小于600N,人处于失重状态，则升降机加速下降，加速度方向向下，根据牛顿第二定律求解。加速度大小【解答】解：（1）升降机匀速上升，受力平衡，则FN=mg=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：Fni-m
20、g=maFNi=m（g+a）=60（10+3）N=780N（3）当体重计的读数是30ON时，小于600N,人处于失重状态，则升降机加速下降，加速度方向向下，根据牛顿第二定律得：mg-FN2=ma2a,z三600-300/2mg由牛顿第三定律可知，人对电梯底板的压力大于mg,则人处于超重状态。故答案为：等于；超重【点评】重点是对超重和失重的判定，其依据是加速度的方向，加速向下为失重，加速度向上为超重.15 .汽车通过拱桥顶端时，向心加速度方向竖直向下，所以汽车处于上（填超重或失重）状态，车对桥的压力小于（填“大于”“小于”或是“等于）车的重力。【分析】车在拱桥顶端时，由重力和支持力的合力提供向心
21、力，根据向心力公式和牛顿第二定律可列式求解桥面对汽车的支持力，得到车对桥面的压力。若加速度的方向向上则处于超重状态，若加速度的方向向下则处于失重状态。【解答】解：汽车通过拱桥顶端时，向心加速度方向竖直向下，指向拱形轨道的圆心；因为加速度竖宜向下，所以汽车处于失重状态：车对支持物（桥）的压力小于车的重力。故答案为：（1）竖直向下；（2）失重；（3）小于。【点评】本题关键找出车经过桥的最高点时的向心力来源，然后根据牛顿第二定律和向心力公式列式分析求解。三.解答题（共5小题）16 .在匀加速上升的升降机内，某人站在水平放置的体重计上，发现体重计上的示数刚好是其实际体重的1.2倍，则升降机的加速度为多
22、少？（g=10ms2）【分析】根据题意知，人正处于超重整体，加速度向上，根据牛顿第二定律可以求出升降机的加速度。【解答】解：重计上的示数为等于体重计对人的支持力，发现体重计上的示数刚好是其实际体重的1.2倍，BPN=LZmgo人正处于超重整体，加速度向上，对人进行受力分析，根据牛顿第二定律：N-mg=ma代入数据解得：a=2ms2答：升降机的加速度大小2ms2,方向竖直向上。【点评】本题考查了牛顿运动定律的应用-超重和失重。掌握超重和失重的判断方法，利用牛顿第二定律解题是关键。17 .质量为50kg的人站在升降机内的体重计上,若升降机由静止上升的过程中，体重计的示数F随时间t的变化关系如图所示
23、，g取10ms2.（1）求O-IOS内升降机的加速度（2）求20s时间内人上升的高度.-F/N700；500：:01020t/s【分析】（1）升降机内的体重计的读数是热对体重计的压力的大小，也就是人受到的支持力的大小，再根据牛顿第二定律就可以求出加速度的大小；（2）通过图象的读数，和人的真实的重力相对比，可以判断人处于超重还是失重状态，从而可以判断升降机的运动状态.【解答】解：（1）由图象知，O-IOS内体重计对人的支持力Fn-=700N.根据牛顿第二定律：FN-mg=ma,得：=.尸JooYoonVSjmm50（2）由图象知，IOs-20s内体重计对人体的支持力Fn-=500N,所以F令=F
24、N-mg=0所以这段时间内升降机做匀速运动.前IOS内的位移：hlU-at2=l-4102=200m后IOs内的位移：h2=vt2=att2=41010m=400m20s时间内人上升的高度：H=h1+h2=200+400=600m答：（1）升降机的加速度是4ms2.（2） 20s时间内人上升的高度是600m.【点评】本题是判断物体的运动的状态，通过牛顿第二定律求得物体的加速度的大小，根据加速度就可以判断物体做的是什么运动.18 .一个质量为m=60kg的人站在电梯内，当电梯沿竖直方向从静止开始匀加速下降时，人的受力情况如图所示，其中电梯底板对人的支持力为Fn=480N,取重力加速度g=10ms
25、2.求：（1）电梯加速度的大小a；（2）电梯运动时间t=0.5s时，电梯的速度大小。田【分析】人受重力和支持力，先根据矢量合成的法则求解合力，再根据牛顿第二定律求解加速度，最后根据运动学公式求解4s末的速度。【解答】解：（1）人受重力和支持力，根据牛顿第二定律，加速度为：mg-FN=ma解得：a=2ms2（2）人做匀加速直线运动，根据速度一时间关系公式，有：v=at=2X0.5=lms答：（1）电梯加速度的大小a为2ms2;（2）电梯运动时间t=0.5s时，电梯的速度大小为lm/s。【点评】本题是已知受力情况确定运动情况的问题，关键是受力分析后根据牛顿第二定律求解加速度，然后根据运动学公式确定
26、运动参量。19 .某人在地面上最多能举起质量为80kg的重物，当此人站在以a=10ms2的加速度加速上升的升降机中时，又最多能举起质量为多少千克的重物？（取g=10ms2）【分析】根据人在地面上最多能举起质量为80kg的物体，计算出人最大的举力。由牛顿第二定律求出人变速运动的电梯中能举起的物体的最大质量。【解答】解：设此人的最大举力为F,由题意得:F=mg=800N设此人在升降机中最多能举起质量为mi千克的重物，根据牛顿第二定律得：F-mg=ma联立并代入数据解得：m=40kg答：最多能举起质量为40千克的重物。【点评】本题是应用牛顿第二定律研究超重和失重的问题，关键抓住人的最大举力是一定的。
27、20 .质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，人受到的支持力为多少？(g=10ms2)(1)升降机匀速上升；(2)升降机以2ms2的加速度匀加速上升；(3)升降机以5ms2的加速度匀加速下降。【分析】(1)升降机匀速上升时，人受力平衡，根据平衡条件即可求出人受到的支持力；(2)(3)人做匀变速运动，以人为研究对象，根据牛顿第二定律列式即可求出体重计对人的支持力。【解答】解：(1)当升降机匀速上升时由平衡条件得：F合=FN-G=O所以人受到的支持力为：FN=G=mg=6010N=600N(2)当升降机以2ms2的加速度加速上升时，根据牛顿第二定律有：FN-G=ma可得人受到的支持力为：F,N=G+ma=m(g+a)=60(10+2)N=720N;(3)当升降机以5ms2的加速度加速下降时，根据牛顿第二定律可得：mg-FN=ma可得人受到的支持力：FN=mg-ma=m(g-a)=60(10-5)N=300N;答：(1)升降机匀速上升时人受到的支持力为600N；(2)升降机以2ms2的加速度匀加速上升时，人受到的支持力为720N；(3)升降机以5ms2的加速度匀加速下降时，人受到支持力为300N。【点评】本题是运用牛顿运动定律研究超重和失重现象，本题为定量计算，要注意正确根据牛顿第二定律列式求解即可。
