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1、人教版（2019）必修第一册6.超重和失重2023年高频易错题叁考答案与试题解析一.选择题（共io小题）1 .质量为m=60kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的运动速率随时间变化的图象如图2所示。取g=10ms2,由图象可知（）Awcm-S-1图2A. t=0.5s时他的加速度为3ms2B. t=0.4s时他处于超重状态C. t=l.ls时他受到单杠的作用力的大小是620ND. t=1.5s时他处于超重状态【分析】速度一时间图象的斜率表示加速度，根据图象求出t=0.4s和t=l.ls时的加速度，再根据牛顿第二定律求出单杠对该同学的作用力。根据加速度方向分析人的运动状态。【解答】解：A
2、、根据图象可知O-IS内，该同学做匀加速宜线运动，加速度不变，为:a=9=旦3=0.3ms2,故A错误。t1B、t=0.4s时他向上加速，加速度向上，处于超重状态，故B正确。C、t=l.ls时，图象的斜率为零，加速度为零，该同学受力平衡，则有：单杠对他作用力T=mg=600N,由牛顿第三定律知受到单杠的作用力的大小是600N,故C错误。D、t=L5s时他向上减速，加速度向下，处于失重状态，故D错误。故选：Bo【点评】解答本题的关键是知道速度一时间图象的斜率表示加速度，能根据图象求出加速度，并能结合牛顿第二定律求解。2 .物体做自由落体运动的过程中，下列说法不正确的是（A.物体处于完全失重状态B
3、.物体的重力势能越来越小C.物体的加速度保持不变D.物体的速度变化量保持不变【分析】自由落体运动就是物体只在重力作用下由静止开始的下落运动。【解答】解：A、做自由落体运动的物体具有向下大小为g的加速度，物体处于完全失重状态，故A正确；B、物体做自由落体运动的过程中，高度不断下降，根据重力势能公式EP=mgh可知，物体的重力势能不断减小，故B正确；C、因只受重力，根据牛顿第二定律可知，物体的加速度为g,保持不变，故C正确；D、物体的速度变化量Av=gt,逐渐增大，故D不正确；本题选择不正确的选项，故选：Do【点评】本题考查自由落体运动的定义及延伸，解题的关键是了解自由落体要同时满足只受重力和初速
4、度为零的下落运动。3 .图甲是某人站在接有传感器的力板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心。图乙是力板所受压力随时间变化的图象，取重力加速度g=10ms2,根据图象分析可知（）A.人的重力可由b点读出，约为300NB.b到C的过程中，人先处于超重状态再处于失重状态C.人在双脚离开力板的过程中，处于完全失重状态D.人在b点对应时刻的加速度大于在C点对应时刻的加速度【分析】人处于平衡状态时人受到的重力与人对力板的压力大小相等；当物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于自身重力时处于超重状态；当物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于自身重力时物体处于失重状态;分析清楚图甲所示情景
5、与图乙所示力板所受压力随时间变化关系分析答题。【解答】解：A、开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力约为900N,人的重力也约为900N.故A错误；B、由图乙所示图象可知，从b到C的过程中，人对力板的压力先小于自身重力后大于自身重力，因此人先处于失重状态后处于超重状态，故B错误；C、人在双脚离开力板的过程中人对力板的压力为零，人处于完全失重状态，故C正确；D、由图乙所示图象可知,在b点人对力板的压力约为300N,力板对人的支持力约为300N,人所受合力约为900N-300N=600N;在C点，人对力板的压力约为2000N,力板对人的支持力约为2000N,人受到的合力约为2000N-900N=1
6、100N,人在b点受到的合力小于在C点受到的合力，由牛顿第二定律可知，人在b点的加速度大小小于在C点的加速度大小，故D错误。故选：Co【点评】本题考查了牛顿第二定律的应用，根据题意分析清楚人的运动过程，根据图乙所示图象分析清楚人对力板压力变化过程是解题的前提与关键，应用基础知识即可解题。4 .如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度减速上升，重力加速度大小为go下列说法正确的是()A.人对体重计的压力大小为m(g-a)B.人对体重计的压力小于体重计对人的支持力C.人对体重计的压力大小为mgD.此时人处于超重状态【分析】当物体的加速度的方向向下时，物体处于失重状态；先对人受力
7、分析，受重力和支持力，体重计示数即为受到的压力，而压力等于支持力；再对人进行运动分析，确定加速度方向；最后根据牛顿第二定律列式求解。【解答】解：当电梯以大小为a(aVg)的加速度减速上升，加速度的方向向下；人与电梯的加速度的方向一样，都是向下，所以人处于失重状态。由牛顿第二定律，人受到的支持力N,则：mg-N=ma,所以：N=m(g-a)；由牛顿第三定律可知，人对体重计的压力大小也是m(g-a),故A正确，BCD错误。故选：Ao【点评】本题首先要知道体重计测量的是人对体重计的压力大小，不一定等于人的重力，要根据人的状态，运用牛顿运动定律求解。5 .下列情况，一定能发生超重的是()A.当电梯竖直
8、方向匀速运动时B.当电梯竖直向上运动时C.当电梯竖直向下运动时D.当电梯竖直运动有向上加速度时【分析】物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体重力的现象是超重，物体的加速度向上时物体处于超重状态，分析各选项分析答题。【解答】解：A、当电梯竖直方向匀速运动时处于平衡状态，不会发生超重现象，故A错误；B、电梯竖直向上运动，可能做匀速直线运动，可能向上做减速运动，也可能向上做加速运动，可能处于平衡状态，可能处于失重状态，也可能处于超重状态，不一定发生超重状态，故B错误；C、电梯竖直向下运动，可能做匀速直线运动，可能向下做减速运动，也可能向下做加速运动，可能处于平衡状态，可能处于超重状态，也可能处于
9、失重状态，不一定发生超重状态，故C错误；D、当电梯竖直运动有向上加速度时，加速度向上，处于超重状态，故D正确。故选：D。【点评】本题考查了超重问题，知道超重的概念与物体何时处于超重状态是解题的前提，分析各选项运动过程即可解题。6 .如图所示，一装有水的杯子叠放在水平地面上的压力传感器上，在水杯的正上方某处有一小铁球由静止释放。己知水的阻力随着小铁球速度的增加逐渐变大，则小铁球进入水A. 一直减小B. 一直增大C.可能一直减小，也可能先减小后不变D.可能一直增大，也可能先增大后不变【分析】水对小铁球的作用力F为小铁球受到的浮力F浮和阻力f之和，如果重力mg始终大于F,小铁球一直做加速运动，压力传
10、感器的示数一直增大：另外一直可能：刚开始mg大于F,随后mg=F,压力传感器的示数可能先增大后不变。【解答】解：水对小铁球的作用力F为小铁球受到的浮力F浮和阻力f之和，根据牛顿第三定律，小铁球对水的作用力大小F=F,F增大，压力传感器的示数也会随之增大，反之亦然；由于小铁球的重力未知，可分为三种情况：第一种情况为重力mg始终大于E小铁球一直做加速运动，F随速度增大而增大，压力传感器的示数也会随之增大；第二种情况是，开始重力大于F,小铁球做加速运动，随着速度的增大，F也随之增大,直到F=mg,小铁球开始做匀速直线运动，F保持不变，压力传感器的示数也不变；第三种情况是，开始重力小于E小铁球做减运动
11、，随着速度的减小，F也随之减小，如果F能减小到等于mg,小铁球再做匀速直线运动，F保持不变，压力传感器的示数也不变；综上所述，压力传感器的示数可能一直增大，也可能先增大后不变，也可能一直减小，也可能先减小后不变。故D正确，ABC错误。故选：Do【点评】本题考查了牛顿第二定律。要注意对小铁球进行受力分析，水对小铁球的作用力F为小铁球受到的浮力F浮和阻力f之和，根据牛顿第三定律，小铁球对水的作用力大小等于F,通过转换研究对象来判断压力传感器的示数的变化是本题的关键点。7 .以竖直向上为正方向，某物体沿竖直方向运动的v-t图象如图所示。下列说法正确的是A.物体在Ols内的加速度大小为lms28 .物
12、体在ls2s内处于超重状态C.物体在2s4s内和4s6s内的运动方向相反D.物体在06s内的位移大小为4m【分析】在V-t图象中，倾斜的直线表示匀变速直线运动，图象的斜率表示加速度，图象与坐标轴围成的面积表示位移，速度的正负表示速度方向。【解答】解：A、在vt图象中，图象的斜率表示加速度，则物体在0ls内的加速度大小为=-？-ms2=2ms2,故A错误；t1B、由图示V-t图象可知，物体在ls2s内加速度为负值，表示加速度方向竖直向下，故物体处于失重状态，故B错误；C、在V-t图象中，速度的正负代表速度的方向，故物体在2s4s和4s6s的运动方向相反，故C正确；D、在vt图象中，图象与时间轴所
13、围面积表示物体通过的位移，则物体在06s内的位移大小等于02s内的位移大小，为x=Lx2X2m=2m,故D错误。2故选：Co【点评】本题考查V-t图象，关键要明确图象的斜率表示加速度，图象与坐标轴围成的面积表示位移，能根据图象读取有用信息。8 .体重600N的人站在电梯内的体重计上，体重计的示数为575N,可能的原因是（）A.电梯匀速上升B.电梯匀加速上升C.电梯匀速下降D.电梯匀加速下降【分析】先对人受力分析，受重力和支持力，体重计示数即为受到的压力，而压力等于支持力；再对人进行运动分析，确定加速度方向；最后根据牛顿第二定律列式求解。【解答】解：A、电梯匀速上升，人处于平衡状态，人对体重计的
14、压力等于其重力，体重计示数为600N,故A错误。B、电梯匀加速上升，人处于超重状态，人对体重计的压力大于自身重力，体重计示数大于600N,故B错误。C、电梯匀速下降,人处于平衡状态,人对电梯的压力等于自身重力,体重计示数为600N,故C错误。D、电梯加速下降，人处于失重状态，人对电梯的压力小于其自身重力，体重计示数小于600N,示数可能为575N,故D正确。故选：Do【点评】本题应明确超重与失重的性质，知道只要加速度向上，就是超重，加速度向下，就是失重，与物体的运动速度方向无关，同时，超重与失重现象只是物体对支撑物的压力变大，而重力保持不变。9 .如图所示为运动员跳高时的精彩瞬间，下列说法正确
15、的是（）A.运动员起跳时地面对他的支持力等于他所受的重力B.运动员起跳以后在上升过程中处于失重状态C.运动员在最高点处于平衡状态D.运动员在下降过程中处于超重状态【分析】在整个跳高过程中，运动员只受重力作用，运动员的加速度竖直向下，运动员处于失重状态；运动员起跳过程加速度向上，地面对他的支持力大于她的重力；根据运动员的运动情况与受力情况分析答题。【解答】解：A、运动员起跳时受到竖直向下的重力与竖直向上支持力作用，运动员的加速度向上，地面对他的支持力大于他所受的重力，故A错误；B、运动员起跳以后在上升过程中运动员的加速度方向向下，运动员处于失重状态，故B正确；C、运动员在最高点受到竖直向下的重力
16、作用，加速度方向向下，运动员处于失重状态,没有处于平衡状态，故C错误；D、运动员在下降过程中加速度方向向下，运动员处于完全失重状态，故D错误。故选：Bo【点评】本题考查了牛顿第二定律的应用，分析清楚运动员的运动过程与受力情况是解题的前提与关键。10 .我们乘电梯上高层楼房时，从起动到停下来，我们分别所处的状态是（）A.先失重，正常，后超重B.先超重，正常，后失重C.先超重，失重，后正常D.先正常，超重，失重【分析】当加速度向上时处于超重状态，加速度向下时处于失重状态，根据运动过程判断加速度方向，然后判断处于什么状态。【解答】解：乘电梯上高层楼房时，从起动到停下来，具体的运动过程是：开始时先向上
17、加速，加速度向上，超重；稳定后匀速直线，加速度为零，正常；停止时，向上减速，加速度向下，失重。所以整个过程是：先超重，正常，后失重，故B正确，ACD错误;故选：Bo【点评】判断物体超重还是失重，关键是看物体的加速度是向上还是向下，不用看物体向那个方向运动。二 .填空题（共5小题）11 .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（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
18、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；因为加速度竖直向下，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。12 .竖直升降电梯在我国城市高层建筑中已普遍使用。当人站在电梯中加速下降时，人对电梯地面的压力小于（选填“大于”、“等于”或“小于”）人的重力，此时人处于重（选填“超重”或“失重”）状态。【分析】根据题意由牛顿第二定律求出电梯对人的作用力，然后由牛顿第三定律求出人对电梯
19、的作用力。【解答】解：当人站在电梯中加速下降时，人受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有：mg-N=ma,解得：N=mg-mamg,根据牛顿第三定律，压力同样小于重力，是失重状态；故答案为：小于，失重。【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。13 .在火箭竖直向上加速运动的过程中，宇航员对其座椅的压力大于（选填“大于”或“小于”）宇航员的重力，宇航员处于超重（选填“超重”或“失重”）状态.【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
20、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：在火箭竖直向上加速运动的过程中，人也有向上的加速度，由向上的合力，处于超重状态，人受到的支持力要大于人的重力，根据牛顿第三定律可知，宇航员对其座椅的压力大于宇航员的重力.故答案为：大于；超重.【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.14 .站在电梯中的人的质量为50kg,重力加速度g=10ms2,当电梯以大小为Zm/s2的加速度匀减速上升时，人对电梯地板的压力大小为400N,此过程中人处于失重（填“超重”或“失重”）状态.【分析】以人为研究对象，
21、由牛顿第二定律求电梯地板对人的支持力，由牛顿第三定律得到人对电梯地板的压力，再分析人的状态.【解答】解：电梯匀减速上升时，加速度方向向下.对人，根据牛顿第二定律得mg-N=ma,解得N=mg-ma=（500-502）N=400N.根据牛顿第三定律知，人对电梯地板的压力大小为N=N=400N.由于NF2=ION时,对金属块有：F+mg-F2=ma解得：m=0.5（kg）（1）若上底板传感器示数为下底板传感器示数的一半弹簧形变量没有改变下底板传感器示数不变，即Fj=IONF2,卷Fj=5N又F+mg=F2（即金属块所受合力为零）矩形箱做匀速运动或静止（2）临界分析：设上底板压力传感器示数恰好为零（
22、即上底板与金属块接触但不挤压），此时下底板压力传感器示数仍然不变（F2=ION）加速度a95?5X1OnO（加）m0,5矩形箱可能是以a10ms2的加速度竖直向上匀加速运动或竖直向下匀减速答：（1）箱静止或做匀速直线运动，（2）箱向上的加速度大于或等于IOm/S?【点评】搞清上、下底板传感器的示数与箱子的受力关系，突出研究对象及受力分析的重要性.同时运用牛顿第二定律来计算加速度的大小.20.某学生想了解所居住高楼内电梯运行的大致规律，他设计一个利用称体重的磅秤来进行测量和研究的方案：把磅秤平放在电梯的地板上，他站在磅秤上，请两位同学协助他观察磅秤示数的变化情况，并记录电梯运行时不同时刻磅秤的示
23、数。将两位同学随机记录的7个数据列表。由于不知记录时刻的先后，故表格数据按从小到大的次序排列，并相应标明U、1217（记录时电梯作平稳运动）观察次数时刻磅秤读数（N）1t4492t24503t34504U5495t55506t65517t7551对实验数据进行分析研究，了解电梯的运行情况，并粗略测定电梯的加速度。思考回答下列问题：（1）在测量时该学生所受的重力将上变_（填“变大”、“变小”、“不变”）（2）如果先记录到的是较小的示数，后记录到的是较大的示数，则记录时电梯相应的运动可能是一ADA.先加速下降后减速下降B.先减速下降后匀速下降C.先匀速上升后减速上升D.先减速上升后加速上升（3）如
24、果电梯在运行过程中经历过匀加速、匀速和匀减速三个过程，而两位同学记录的数据不知处于哪一运动阶段，则此电梯加速度的可能值为ABCA.1.0ms2B.1.82ms2C.2.22ms2D.2.50ms2（4）由于每部电梯运行时加速度都是设定好的，如果要知道该高楼电梯的加速度，还需要测定的物理量是.该学生的质量。【分析】（1）超重与失重中重力是不变的；（2）先失重后超重，故加速度先向下后向上；（3）表格中数据有两种，450N和550N,物体可能匀速、加速、减速，分三种情况讨论求解加速度。（4）对该学生受力分析，受重力和支持力，根据牛顿第二定律列式求解加速度即可。【解答】解：（1）重力源自万有引力，与物
25、体的加速度无关，故超重与失重中重力是不变的；（2）先记录到的是较小的示数，后记录到的是较大的示数，故支持力先小于重力后大于重力，故加速度先向下后向上，故可能是先减速上升后加速上升，也可能是先加速下降后减速下降；故BC错误，AD正确；（3）表格中数据有两种，450N和550N,设加速度为a,超重时视重为mg+ma,失重时视重为mg-ma,讨论如下：可能一：数据为超重和失重的视重，有：mg+ma=550mg-ma=450解得：a=lms2,m=50kg;可能二：数据为超重和匀速的视重，有：mg+ma=55Omg=450解得：a=2.22ms2,m=45kg;可能三：数据为匀速和失重的视重，有：mg=550mg-ma=450解得：a=1.82ms2,m=55kg;（4）失重时，对该学生受力分析，受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有：mg-N=ma解得：a=gNm故需要测量学生的质量；故答案为：（1）不变：（2）AD；（3）ABC：（4）该学生的质量。【点评】本题关键明确超重和失重的力学原理，知道物体超重时视重增加ma,失重时视重减小ma；对于第三问，要分情况讨论。
