高中物理人教版 (2019)必修第一冊第四章運動和力的關(guān)系6 超重和失重優(yōu)秀當(dāng)堂達標(biāo)檢測題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1、實重和視重
（1）實重：物體實際所受的重力，它與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。
（2）視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或?qū)ε_秤的壓力將不等于物體的重力。此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重。
2．超重、失重和完全失重的比較
【典例1】（2022秋?羅湖區(qū)期末）如圖，用手托住幾本教材，下列哪種情況下教材對手的作用力比教材的重力大（）
A．使書本勻速向上運動
B．使書本勻速向下運動
C．使書本勻減速向下運動
D．使書本勻減速向上運動
【答案】C
【分析】根據(jù)教材的運動狀態(tài)，由平衡條件或牛頓第二定律分析手對教材的作用力與教材重力的大小，結(jié)合牛頓第三定律和超重、失重觀點分析教材對手的作用力與教材重力的大小。
【解答】解：AB、使教材勻速向上或向下運動時，教材均處于平衡狀態(tài)，教材對手的支持力大小等于重力大小，由牛頓第三定律可知教材對手的壓力大小等于手對教材的支持力大小，說明教材對手的作用力與教材的重力大小相等，故AB錯誤；
C、使教材勻減速向下運動，加速度向上，教材處于超重狀態(tài)，則教材對手的作用力比教材的重力大，故C正確；
D、使書本勻減速向上運動，加速度向下，教材處于失重狀態(tài)，則教材對手的作用力比教材的重力小，故D錯誤；
故選：C。
【典例2】（2023秋?龍華區(qū)校級月考）（多選）為研究超重與失重現(xiàn)象，某同學(xué)把量程為2kg的彈簧臺秤搬到了電梯內(nèi)。發(fā)現(xiàn)電梯上下運動過程中，在臺秤上放置的重物最大質(zhì)量不能超過，否則就會超過臺秤量程。設(shè)電梯勻變速上升或下降的加速度大小相等，重力加速度g取9.8m/s2，則下列說法正確的是（）
A．電梯勻變速運動的加速度大小為0.1m/s2
B．電梯勻變速運動的加速度大小為0.2m/s2
C．電梯勻變速上升的過程中，臺秤上放置的重物質(zhì)量不能超過0.98kg
D．電梯勻變速上升的過程中，臺秤上放置的重物質(zhì)量不能超過1.96kg
【答案】BD
【分析】根據(jù)牛頓第二定律計算支持力最大時的加速度；根據(jù)牛頓第二定律計算重物的最大質(zhì)量。
【解答】解：AB．在電梯加速向下運行的過程中，根據(jù)牛頓第二定律有：mg﹣F＝ma
F＝2×10N＝20N，m＝
代入數(shù)據(jù)解得，故A錯誤，B正確；
CD．電梯勻加速上升的過程中，支持力大于物體重力時，根據(jù)牛頓第二定律有：
F﹣m2g＝m2a
把F＝19.6N，a＝0.2m/s2代入，
解得m2＝1.96kg，C錯誤，D正確。
故選：BD。
【典例3】（2022秋?龍巖期中）電梯由靜止開始運行，某同學(xué)用手機軟件同步采集了加速度隨時間變化的數(shù)據(jù)，如圖所示，規(guī)定豎直向下為正方向。MN時段電梯下降（填“上升”或“下降”），PQ時段電梯處于超重（填“超重”或“失重”）狀態(tài)。
【答案】下降；超重
【分析】規(guī)定豎直向下為正方向，根據(jù)圖像分析MN時段的加速度方向，根據(jù)加速度與速度的關(guān)系判斷電梯的運動性質(zhì)以及超重還是失重狀態(tài)。
【解答】解：根據(jù)圖像可知，MN時段加速度為正，又因為題意規(guī)定豎直向下為正方向，因為電梯初始時刻處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以MN時段電梯處于向下加速階段，則電梯下降；PQ時段加速度為負，方向向上，則FN﹣mg＝ma，可知支持力大于重力，電梯處于超重狀態(tài)。
故答案為：下降；超重
【典例4】（2021秋?藍田縣期末）跳傘運動員做低空跳傘表演，他從224m的高空離開飛機開始下落，最初未打開降落傘，自由下落一段距離打開降落傘，運動員以12.5m/s2的加速度勻減速下降，為了運動員的安全，要求運動員落地的速度不得超過5m/s（g＝10m/s2）。求：
（1）運動員打開降落傘后做勻減速下降時，是處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，并說明原因；
（2）運動員打開降落傘時，離地面的高度至少為多少？
（3）運動員在空中的最短時間為多少？
【答案】（1）運動員打開降落傘后做勻減速下降時，處于超重狀態(tài)，原因：此時運動員做豎直向下減速運動，運動員的加速豎直向上，繩上的拉力大于運動員的重力；
（2）運動員打開降落傘時，離地面的高度至少為99m；
（3）運動員在空中的最短時間為8.6s。
【分析】（1）運動員向下做勻減速，運動員的加速豎直向上，故屬于超重狀態(tài)；
（2）（3）根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律求解開傘高度和在空中的最短時間。
【解答】解：（1）超重狀態(tài)。原因：此時運動員做豎直向下減速運動，運動員的加速豎直向上，繩上的拉力大于運動員的重力，故為超重狀態(tài)。
（2）設(shè)運動員打開降落傘時的速度為v，則
即
解得v＝50m/s
此時，運動員離地面的高度
（3）打開降落傘之前做自由落體運動的時間
打開降落傘后做勻減速運動的時間
故在空中的最短時間為t＝t1+t2＝8.6s。
答：（1）運動員打開降落傘后做勻減速下降時，處于超重狀態(tài)，原因：此時運動員做豎直向下減速運動，運動員的加速豎直向上，繩上的拉力大于運動員的重力；
（2）運動員打開降落傘時，離地面的高度至少為99m；
（3）運動員在空中的最短時間為8.6s。
【變式1】（2023秋?福田區(qū)校級月考）課堂上老師站在壓力傳感器上做“下蹲—起立”的動作，記錄的壓力隨時間變化的關(guān)系如圖所示，其中縱坐標(biāo)為力，橫坐標(biāo)為時間。由圖可知老師（）
A．所受重力約為900N
B．做了兩次“下蹲—起立”的動作
C．下蹲過程中始終處于失重狀態(tài)
D．起立過程中先處于超重狀態(tài)，再處于失重狀態(tài)
【答案】D
【分析】人靜止時重力等于壓力大小；下蹲時，先加速下降后減速下降，起立時先加速上升、后減速上升，根據(jù)加速度方向，由此分析失重和超重情況。
【解答】解：當(dāng)人靜止時重力等于壓力大小，由圖可知所受重力約為600N，下蹲的過程中，先向下加速運動，再向下減速到停止，加速度先向下再向上；起立的過程中，先向上加速度運動，再向上減速到停止，加速度先向上再向下，所以此人完成了一組“下蹲—起立”動作，下蹲過程中，先向下加速運動，此時老師處于失重狀態(tài)，然后減速下降，此時老師處于超重狀態(tài)，起立過程中，先向上加速運動，此時老師處于超重狀態(tài)，然后減速上升，此時老師處于失重狀態(tài)，故ABC錯誤，故D正確。
故選：D。
【變式2】（2023?房山區(qū)二模）某同學(xué)制作了一個“豎直加速度測量儀”，其構(gòu)造如圖所示。彈簧上端固定，在彈簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺。彈簧下端懸掛重物，靜止時，彈簧下端的指針指直尺上某一位置，標(biāo)記為0。將直尺不同刻度對應(yīng)的加速度標(biāo)在直尺上，就可用此裝置直接測量電梯運行時豎直方向的加速度。下列說法正確的是（）
A．指針指到0刻度時，說明電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)
B．若電梯上升，則指針一直指在0刻線以下
C．各刻度對應(yīng)加速度的值是均勻的
D．若改變重物的質(zhì)量，則各刻度對應(yīng)的加速度值不變
【答案】C
【分析】刻度，處于平衡狀態(tài)，根據(jù)共點力平衡求得彈簧的彈力和重力的關(guān)系，當(dāng)重物在不同刻度時，根據(jù)受力分析，利用牛頓第二定律即可求得加速度。
【解答】解：設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，鋼球質(zhì)量為m，下端懸掛鋼球靜止時彈簧下端的指針指直尺上某一位置標(biāo)記為0，此時刻度尺示數(shù)為x0，
此時mg＝kx0
A、指針指到0刻度時，電梯可能處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可能處于勻速直線運動，故A錯誤；
B、若電梯加速上升，彈簧彈力大于小球重力，彈簧實際長度大于x0，指針指在0刻線以下，若電梯減速上升，彈簧彈力大于小球重力，彈簧實際長度小于x0，指針指在0刻線以上，故B錯誤；
CD、各刻度對應(yīng)加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有k（x﹣x0）﹣mg＝ma
整理解得，由表達式可知a與x成一次函數(shù)，所以各刻度對應(yīng)的加速度是均勻的，若改變物體的質(zhì)量a與x圖像為曲線，所以各刻度對應(yīng)的加速度值不均勻，故C正確，D錯誤。
故選：C。
【變式3】（2023?庫爾勒市校級開學(xué)）（多選）下列四幅圖是有關(guān)生活中的圓周運動的實例分析，其中說法錯誤的是（）
A．?汽車通過凹形橋的最低點時，速度越快越容易爆胎
B．?鐵路的轉(zhuǎn)彎處，外軌比內(nèi)軌高是為了利用輪緣與內(nèi)軌的側(cè)壓力來幫助火車轉(zhuǎn)彎
C．?“水流星”表演中，在最高點處水對桶底一定有壓力
D．?洗衣機的脫水是利用了失重現(xiàn)象
【答案】BCD
【分析】汽車通過凹形橋的最低點時，對汽車受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解汽車輪胎所受支持力；鐵路轉(zhuǎn)彎處外軌比內(nèi)軌高，是為了使火車自身重力與所受支持力的合力來提供轉(zhuǎn)彎所需的向心力；“水流星”表演中，水到達最高點速度最小時，只受重力；洗衣機的脫水是利用了離心現(xiàn)象。
【解答】解：A．汽車通過凹形橋的最低點時，由牛頓第二定律得：
解得：
速度越大，汽車輪胎所受地面支持力越大，越容易爆胎，故A正確；
B．在鐵路的轉(zhuǎn)彎處，通常要求外軌比內(nèi)軌高，目的是使火車自身重力與所受支持力的合力來提供轉(zhuǎn)彎所需的向心力，減輕輪緣與軌道的擠壓，故B錯誤；
C．表演“水流星”時，當(dāng)“水流星”通過最高點時，若滿足
則此時水對桶底的作用力為零，故C錯誤；
D．洗衣機的脫水是利用了離心現(xiàn)象，故D錯誤。
本題選擇說法錯誤的，故選：BCD。
【變式4】（2023秋?思明區(qū)校級月考）圖甲是某人站在接有傳感器的地板上做下蹲、起跳和回落動作的示意圖，圖中的小黑點表示人的重心，圖乙是地板所受壓力隨時間變化的圖像，取重力加速度g＝10m/s2，根據(jù)圖像分析可知：b到c的過程中，人處于先失重再超重（選填“失重”或“超重”、“先失重再超重”或“先超重再失重”）狀態(tài)，人上升的最大高度約為h＝ 0.31 m。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）
【答案】先失重再超重 0.31
【分析】根據(jù)超失重定義判斷超失重；根據(jù)豎直上拋運動的對稱性及自由落體運動規(guī)律求人上升的最大高度。
【解答】解：在b點時，人對地板的壓力小于自身的重力，處于失重狀態(tài)；在c點時，人對地板的壓力大于自身的重力，處于超重狀態(tài)；所以在b到c的過程中，人處于先失重再超重狀態(tài)。
由圖乙可知，人在空中的運動時間t＝0.5s，所以上升的最大高度約為
故答案為：先失重再超重 0.31
【變式5】（2022秋?鼓樓區(qū)校級月考）蹦床運動中運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦起、騰空并做空中動作。若一位蹦床運動員僅在豎直方向上運動，彈簧床對運動員的彈力F隨時間t的變化規(guī)律通過傳感器用計算機繪制出來，如圖所示。結(jié)合圖像，試求：（g取10m/s2）
（1）運動過程中，運動員最大加速度；
（2）不計空氣阻力，運動過程中，運動員離開蹦床上升的最大高度。
【答案】（1）運動過程中，運動員最大加速度40m/s2，加速度方向豎直向上；
（2）運動員離開蹦床上升的最大高度3.2m。
【分析】（1）在0﹣3.6s內(nèi)，根據(jù)平衡條件求運動員的質(zhì)量；
運動員受力最大時，加速度最大，根據(jù)牛頓第二定律求加速度；
（2）運動員上升過程中處于完全失重狀態(tài)，根據(jù)圖像求運動員在空中運動的時間，根據(jù)對稱性求上升時間，根據(jù)運動學(xué)公式求解上升的最大高度。
【解答】解：（1）在0﹣3.6s內(nèi)，運動員停在蹦床上，蹦床對運動員的彈力F1＝500N
根據(jù)平衡條件F1＝mg
代入數(shù)據(jù)解得運動員的質(zhì)量m＝50kg
由圖像知，蹦床對運動員的最大彈力為Fm＝2500N
根據(jù)牛頓第二定律Fm﹣mg＝mam
代入數(shù)據(jù)解得
加速度方向豎直向上；
（2）運動員在空中運動時間t0＝8.4s﹣6.8 s＝1.6s
根據(jù)對稱性可知，上升時間和下落時間相等為
上升的最大高度
答：（1）運動過程中，運動員最大加速度40m/s2，加速度方向豎直向上；
（2）運動員離開蹦床上升的最大高度3.2m。
1．（2022秋?高新區(qū)校級期末）一質(zhì)量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時間t的關(guān)系圖像如圖所示，其中t1～t2時間內(nèi)圖像為直線，兩邊與之相切。乘客所受支持力的大小用FN表示，重力加速度大小為g。以下判斷正確的是（）
A．0～t1時間內(nèi)，乘客處于超重狀態(tài)
B．t1～t2時間內(nèi)，乘客的速度減小
C．t2～t3時間內(nèi)，乘客的加速度方向向上
D．t2～t3時間內(nèi)，乘客的速度減小，F(xiàn)N＜mg
【答案】C
【分析】位移s﹣時間t圖像中，縱軸s表示位移，橫軸t表示時間，斜率即位移與時間的比值，故斜率的物理意義表示乘客的速度（速度是矢量，有大小、方向）。
超重：彈力（拉力或支持力）大于物體所受重力的現(xiàn)象。物體具有向上的加速度，則稱物體處于超重狀態(tài)。
失重：彈力（拉力或支持力）小于物體所受重力的現(xiàn)象。物體具有向下的加速度，則稱物體處于失重狀態(tài)。
乘客乘坐豎直電梯下樓，0～t1時間內(nèi)，由斜率可知乘客的速度逐漸增大，加速度方向豎直向下；
由題可知，t1～t2時間內(nèi)圖像為直線，故斜率不變，故乘客做勻速直線運動，加速度大小為0；
t2～t3時間內(nèi)，圖像的斜率逐漸減小，直到斜率為0，故速度逐漸減小到0（停止），加速度方向豎直向上。
【解答】解：A．在s﹣t圖中，斜率表示物體的速度，0～t1時間內(nèi)，由圖像可知，斜率增大，速度增大，所以乘客向下做加速運動，加速度方向豎直向下，乘客處于失重狀態(tài)，故A錯誤；
B．t1～t2時間內(nèi)，圖像為一條直線，乘客做勻速運動，速度大小不變，故B錯誤；
CD．t2～t3時間內(nèi)，乘客向下做減速運動，受力分析可知FN＞mg，所以，乘客所受合力F＝FN﹣mg，則F≥0，故乘客所受合力方向豎直向上，則加速度方向豎直向上，故C正確，D錯誤。
故選：C。
2．（2023秋?興慶區(qū)校級月考）如圖所示，一個盛水的容器底部有一小孔。靜止時用手指堵住小孔不讓它漏水，假設(shè)容器在下述幾種運動過程中始終保持平動，且忽略空氣阻力，則（）
A．容器自由下落時，小孔向下漏水
B．將容器豎直向上拋出，容器向上運動時，小孔向下漏水；容器向下運動時，小孔不向下漏水
C．將容器豎直向上拋出，不管是容器向上運動，還是向下運動，小孔都向下漏水
D．將容器豎直向上拋出，不管是容器向上運動，還是向下運動，小孔都不向下漏水
【答案】D
【分析】當(dāng)物體對接觸面的壓力大于物體的真實重力時，就說物體處于超重狀態(tài)，此時有向上的加速度；當(dāng)物體對接觸面的壓力小于物體的真實重力時，就說物體處于失重狀態(tài)，此時有向下的加速度；如果沒有壓力了，那么就是處于完全失重狀態(tài)，此時向下加速度的大小為重力加速度g，據(jù)此分析即可。
【解答】解：無論是讓容器自由下落，還是豎直上拋，拋出之后的物體都只受到重力的作用，水和容器都是處于完全失重狀態(tài)，此時水和容器的運動狀態(tài)相同，它們之間沒有相互作用，水不會流出，所以不管怎樣，水都不會漏下來，所以ABC錯誤，D正確。
故選：D。
3．（2023秋?濱海新區(qū)校級月考）如圖1，輕彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù)。通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖2（忽略一切阻力），則（）
?
A．t1時刻小球速度最大
B．t2時刻小球處于失重狀態(tài)
C．t2～t3這段時間內(nèi)，小球的加速度先減小后增大
D．t2～t3這段時間內(nèi)，小球的速度先減小后增大
【答案】C
【分析】根據(jù)牛頓第二定律，對小球正確的受力分析，分析其速度和加速度的變化情況即可。
【解答】解：AB．小球先自由下落，與彈簧接觸后，彈簧被壓縮，彈力變大，當(dāng)彈力小于重力時，物體加速下降，合力變小，加速度變小，故小球做加速度減小的加速運動；當(dāng)加速度減為零時，速度達到最大；之后物體由于慣性繼續(xù)下降，彈力變得大于重力，合力變?yōu)橄蛏锨也粩嘧兇?，加速度向上且不斷變大，故小球做加速度不斷增大的減速運動；上升過程，先做加速度不斷減小的加速運動，當(dāng)加速度減為零時，速度達到最大，之后做加速度不斷增大的減速運動，直到小球離開彈簧為止，t2時刻小球速度為零，加速度向上，處于超重狀態(tài)，故AB錯誤；
CD．t2～t3時間內(nèi)，小球出于上升過程先做加速度不斷減小的加速運動，當(dāng)加速度減為零時，速度達到最大，之后做加速度不斷增大的減速運動，直到小球離開彈簧為止，故C正確，D錯誤。
故選：C。
4．（2023秋?道里區(qū)校級月考）游客乘坐觀光電梯到觀光平臺，若電梯簡化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t＝0時由靜止開始上升，以向上為正方向a﹣t關(guān)系如圖所示。則下列說法正確的是（）
A．t＝9s時，電梯處于失重狀態(tài)
B．10s～50s時間內(nèi)，繩索拉力最小
C．t＝59s時，電梯處于超重狀態(tài)
D．t＝60s時，電梯速度恰好為零
【答案】D
【分析】根據(jù)加速度的正負判斷；根據(jù)受力分析和圖像判斷；根據(jù)加速度的正負判斷；根據(jù)圖像與坐標(biāo)軸包圍面積表示的物理量分析判斷。
【解答】解：A．t＝9s時，電梯加速度為正值，方向向上，處于超重狀態(tài)，故A錯誤；
B．10s～50s時間內(nèi)，加速度為0，電梯處于勻速上升，繩索拉力等于重力，50s～60s時間內(nèi)，加速度向下，電梯減速上升，繩索拉力小于重力，故B錯誤；
C．t＝59s時，電梯加速度為負值，方向向下，處于失重狀態(tài)，故C錯誤；
D．a(chǎn)﹣t圖線與時間軸所圍的面積表示速度變化量，0～10s面積等于50～60s時間內(nèi)的面積，t＝60s速度恰好為0，故D正確。
故選：D。
5．（2023秋?南充月考）在港珠澳大橋建設(shè)中，將數(shù)根直徑22米、高40.5米的空心鋼筒打入海底圍成人工島，創(chuàng)造了快速筑島的世界紀錄。一根鋼筒的重力為G，由如圖所示的起重機用8根對稱分布的、長為22米的鋼索將其吊起，處于靜止?fàn)顟B(tài)，則（）
A．鋼筒受到8個力作用
B．每根鋼索受到的拉力大小為G
C．鋼筒的重心可能在鋼筒上
D．鋼筒懸吊在空中可能處于失重狀態(tài)
【答案】B
【分析】根據(jù)平衡條件判斷鋼筒的受力情況；根據(jù)幾何關(guān)系求出每條鋼索與豎直方向的夾角，8根鋼索的拉力在豎直方向的分力之和與重力相平衡，根據(jù)平衡條件求解每根鋼索的拉力大小，重心的位置與物體的形狀和質(zhì)量分布情況有關(guān)；根據(jù)鋼筒確定超失重狀態(tài)。
【解答】解：A．鋼筒受到重力和8根鋼索的拉力共9個力作用，故A錯誤；
B．設(shè)每根鋼索與豎直方向夾角為θ，則由幾何知識得：
sinθ＝
其中D＝22m，L＝22m
解得：θ＝30°
設(shè)每根鋼索的拉力大小為F，鋼筒處于靜止?fàn)顟B(tài)，由平衡條件得：
8Fcs30°＝G
解得：F＝G
結(jié)合牛頓第三定律可知，每根鋼索受到的拉力大小為G，故B正確；
C．鋼筒空心，它的重心一定不在鋼筒上，故C錯誤；
D．鋼筒懸吊在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)，加速度為零，鋼筒既不超重也不失重，故D錯誤。
故選：B。
6．（2023?吉州區(qū)校級開學(xué)）（多選）圖甲是某人站在接有傳感器的地板上做下蹲、起跳和回落動作的示意圖，圖中的小黑點表示人的重心，圖乙是地板所受壓力隨時間變化的圖像，取重力加速度g＝10m/s2。根據(jù)圖像分析可知（）
A．b到c的過程中，人先處于失重狀態(tài)再處于超重狀態(tài)
B．人的重力可由b點讀出，約為500N
C．f點是人在雙腳離開地板的過程中上升最高的點
D．人上升的最大高度約為0.3125m
【答案】AD
【分析】B.人在a處于平衡狀態(tài)，人所受支持力等于重力，再根據(jù)牛頓第三定律分析判斷；
AC.根據(jù)超失重定義判斷超失重；
D.根據(jù)豎直上拋運動的對稱性及自由落體運動規(guī)律求人上升的最大高度。
【解答】解：B.人在a處于平衡狀態(tài)，人所受支持力等于重力，根據(jù)牛頓第三定律，壓力等于支持力，因此人的重力從a點讀出為1000N，質(zhì)量約為100kg，故B錯誤；
A．b到c的過程中，壓力從400N增加到2000N，壓力先小于重力后大于重力，所以人先處于失重狀態(tài)再處于超重狀態(tài)，故A正確；
C．f點對應(yīng)的壓力最大，大于重力，則人處于超重狀態(tài)，肯定不是上升到最高點，故C錯誤；
D．從d點到e點人在空中運動，人在空中運動的時間t＝2.5s﹣2s＝0.5s
人上升的最大高度約為，故D正確。
故選：AD。
7．（2023春?銅仁市期末）（多選）如圖（甲）所示為太空探索公司獵鷹火箭助推器回收畫面?；鸺l(fā)射后，助推器點火提供向上的推力，到達某一高度后與火箭分離，并立即關(guān)閉發(fā)動機，在接近地面某處重啟發(fā)動機減速并使助推器的速度在著陸時為零。從火箭發(fā)射開始計時，助推器上速度傳感器測得助推器豎直方向的速度如圖（乙）所示，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是（）
A．t1～t3的過程中，助推器先處于超重狀態(tài)然后處于失重狀態(tài)
B．t3～t4的過程中助推器處于超重狀態(tài)
C．t2時刻助推器與火箭分離并關(guān)閉發(fā)動機
D．若t2＜t4﹣t2，則v1＞v2
【答案】BD
【分析】根據(jù)圖像分析加速度方向，根據(jù)助推器的加速度方向判斷助推器超失重狀態(tài)；t1時刻助推器關(guān)閉發(fā)動機，助推器向上做減速運動，火箭繼續(xù)向上加速，助推器與火箭分離；根據(jù)圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積，分析v1與v2的關(guān)系。
【解答】解：A．t1～t3的過程中，助推器只在重力作用下先向上減速后向下加速，加速度向下，則總是處于失重狀態(tài)，故A錯誤；
B．t3～t4的過程中助推器向下減速，加速度向上，處于超重狀態(tài)，故B正確；
C．t1時刻助推器關(guān)閉發(fā)動機，助推器向上做減速運動，火箭繼續(xù)向上加速，助推器與火箭分離，故C錯誤；
D．因t2時刻助推器到達最高點，則由面積關(guān)系可知t軸以上圖像的面積等于t軸以下圖像的面積，設(shè)t軸以上圖像的面積為s，若從0～t1時間內(nèi)做勻加速直線運動，則
聯(lián)立解得：
因t2＜t4﹣t2，則v1＞v2，故D正確。
故選：BD。
8．（2023秋?佛山月考）（多選）如圖，重為G的物體a放在上表面水平的物體b上表面，沿光滑斜面c一起向下滑，則（）
A．a(chǎn)對b的壓力等于零
B．a(chǎn)對b的壓力等于G
C．a(chǎn)受到的摩擦力方向水平向右
D．a(chǎn)處于失重狀態(tài)
【答案】CD
【分析】物體加速度向下時處于失重狀態(tài)，處于失重狀態(tài)的物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮谥亓Γ环治銮宄矬w的受力情況與運動過程，應(yīng)用牛頓第二定律分析答題。
【解答】解：物體a、b一起沿斜面向下做勻加速直線運動，物體a的加速度可以分解為水平向右分加速度ax，與豎直方向的分加速度ay，在水平方向，結(jié)合牛頓第二定律可知a受到的摩擦力方向水平向右，豎直方向，a有向下的分加速度，處于失重狀態(tài)，a對b的壓力小于其重力G，故CD正確，AB錯誤；
故選：CD。
9．（2023?云南學(xué)業(yè)考試）我國長征火箭把“神舟十五號”載人飛船送上太空的情景如圖所示，宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗。火箭加速上升時，宇航員處于超重狀態(tài)（選填“超重”或“失重”），飛船加速下落時，宇航員處于失重狀態(tài)（選填“超重”或“失重”），飛船落地前減速，宇航員對座椅的壓力大于其重力（選填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】超重；失重；大于。
【分析】加速度向上，宇航員處于超重狀態(tài)；加速度向下，宇航員處于失重狀態(tài)。宇航員對座椅的壓力，大小等于座椅對宇航員的支持力，飛船落地前減速可知加速度向上，宇航員處于超重狀態(tài)。
【解答】解：火箭加速上升時，加速度向上，宇航員處于超重狀態(tài)。
飛船加速下落時，加速度向下，宇航員處于失重狀態(tài)。
飛船落地前減速，加速度向上，宇航員處于超重狀態(tài)，座椅對宇航員的支持力大于其重力，由牛頓第三定律可知，宇航員對座椅的壓力大于其重力。
故答案為：超重；失重；大于。
10．（2022秋?遼寧期末）某同學(xué)使用輕彈簧、直尺、鋼球等制作了一個豎直加速度測量儀。取豎直向下為正方向，重力加速度g＝10m/s2。實驗過程如下：
（1）將彈簧上端固定，在彈簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺；
（2）不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺2cm刻度處；
（3）將下端懸掛質(zhì)量為50g的鋼球，靜止時指針位于直尺4cm刻度處，則該彈簧的勁度系數(shù)為 25 N/m；
（4）計算出直尺不同刻度對應(yīng)的加速度，并標(biāo)在直尺上，就可用此裝置直接測量豎直方向的加速度，各刻度對應(yīng)加速度的值是均勻（選填“均勻”或“不均勻”）的；
（5）如圖所示，彈簧下端指針位置的加速度示數(shù)應(yīng)為 5.5 m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。此時物體處于失重（選填“超重”或“失重”）狀態(tài)。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【分析】（3）根據(jù)胡克定律進行解答；
（4）根據(jù)牛頓第二定律可求解加速度的表達式進行分析；
（5）根據(jù)圖示數(shù)據(jù)結(jié)合加速度表達式進行求解。
【解答】解：（3）將下端懸掛質(zhì)量為m＝50g＝0.05kg的鋼球，彈簧伸長Δx＝4cm﹣2cm＝2cm＝0.02m
根據(jù)胡克定律可得：mg＝kΔx
解得：k＝25N/m
（4）將下端懸掛質(zhì)量為m＝50g的鋼球，靜止時指針位于直尺4cm刻度處，此時加速度為零；
如果從此位置開始，設(shè)加速度大小為a時彈簧的形變量變化為x，根據(jù)牛頓第二定律可得：kx＝ma
解得：a＝
由此可知各刻度對應(yīng)加速度的值是的均勻變化的；
（5）如圖所示，彈簧下端指針位置為2.90cm，x的值為：x＝4cm﹣2.90cm＝1.10cm＝0.0110m
加速度示數(shù)應(yīng)為：a＝＝m/s2＝5.5m/s2，此時彈簧形變量變小，彈力小于重力出發(fā)，則加速度的方向向下，物體處于失重狀態(tài)
故答案為：（3）25；（4）均勻；（5）5.5（5.4—5.6范圍內(nèi)都可以），失重。
11．（2022秋?松江區(qū)校級期末）現(xiàn)代電梯主要由曳引機（絞車）、導(dǎo)軌、對重裝置、安全裝置（如限速器、安全鉗和緩沖器等）、信號操縱系統(tǒng)、轎廂與廳門等組成。這些部分分別安裝在建筑物的井道和機房中。通常采用鋼絲繩摩擦傳動，鋼絲繩繞過曳引輪，兩端分別連接轎廂和平衡重，電動機驅(qū)動曳引輪使轎廂升降。伴隨經(jīng)濟的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的不斷深入，我國的電梯行業(yè)正經(jīng)歷著一個高速發(fā)展期。
閱讀材料，回答下列問題。
（1）在豎直升降電梯內(nèi)的水平地板上放一體重計，電梯靜止時，某同學(xué)站在體重計上，體重計示數(shù)為50.0kg。若電梯運動中的某一段時間內(nèi)，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)為如圖1所示的40.0kg，則在這段時間內(nèi)重力加速度為g＝10m/s2） C 。
A．該同學(xué)所受的重力變小了
B．電梯一定在豎直向下運動
C．電梯的加速度大小為2m/s2，方向一定豎直向下
D．該同學(xué)對體重計的壓力小于體重計對她的支持力
（2）如圖2所示是商場安裝的智能化電動扶梯的簡化示意圖。無人乘行時，扶梯運轉(zhuǎn)得很慢；有顧客站上扶梯時，它會先加速，再勻速。則顧客 D 。
A．始終受到靜摩擦力的作用
B．在勻速過程受到水平方向的摩擦力
C．在加速過程受到沿斜面向上的摩擦力
D．在加速過程受到水平方向的摩擦力
（3）如圖3所示，質(zhì)量分別為m、2m的球A、B由輕質(zhì)彈簧相連后再用細線懸掛在正在豎直向上做勻加速運動的電梯內(nèi)，細線中的拉力為F，此時突然剪斷細線，在線斷的瞬間，彈簧的彈力的大小為 F ，小球A的加速度大小為 +g 。（重力加速度為g）
【答案】（1）C；（2）D；（3）F，+g。
【分析】（1）重力大小與運動狀態(tài)無關(guān)，根據(jù)牛頓第二定律求解電梯的加速度，進而分析該同學(xué)的運動情況；該同學(xué)對體重計的壓力與體重計對她的支持力是一對作用力與反作用力，等大反向；
（2）顧客勻速運動時，根據(jù)平衡條件判斷摩擦力；顧客加速運動時，合力的方向與運動方向相同，據(jù)此求解顧客受到的摩擦力方向；
（3）分別對整體和球B受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解彈簧的彈力；剪斷細線的瞬間，彈簧彈力不變，對A球受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度。
【解答】解：（1）A、該同學(xué)對體重計的壓力小于重力，處于失重狀態(tài)，是由于他對體重計的壓力變小了，而重力的大小與運動狀態(tài)無關(guān)，則她的重力沒有改變，故A錯誤；
BC、以豎直向下為正方向，由牛頓第二定律得：mg﹣F＝ma
代入數(shù)據(jù)解得：
a＝2m/s2
方向豎直向下，但速度方向可能是豎直向上，也可能是豎直向下，該同學(xué)可能向上減速運動，也可能向下加速運動，故B錯誤，C正確；
D、她對體重計的壓力與體重計對她的支持力是一對作用力與反作用力，大小一定相等，故D錯誤。
故選：C。
（2）AB、在勻速運動的過程中，顧客處于平衡狀態(tài)，只受重力和支持力，顧客與電梯間的摩擦力等于零，故AB錯誤；
CD、在加速的過程中，對顧客受力分析如圖
物體加速度與速度同方向，合力斜向右上方，因而顧客受到的摩擦力水平向右，故C錯誤，D正確。
故選：D。
（3）剪短細線前，對兩球和彈簧整體受力分析，由牛頓第二定律得：F﹣3mg＝3ma
對B球受力分析，由牛頓第二定律得：F彈﹣2mg＝2ma
聯(lián)立解得：F彈＝F
剪斷細線瞬間，彈簧的彈力不發(fā)生突變，所以彈力的大小為仍為F
剪斷細線瞬間，對A球受力分析，由牛頓第二定律得：F彈+mg＝ma′
解得：a′＝+g
故答案為：（1）C；（2）D；（3）F，+g。
現(xiàn)象
實質(zhì)
超重
物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Υ笥谖矬w重力的現(xiàn)象
系統(tǒng)具有豎直向上的加速度或加速度有豎直向上的分量
失重
物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮谖矬w重力的現(xiàn)象
系統(tǒng)具有豎直向下的加速度或加速度有豎直向下的分量
完全失重
物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦榱愕默F(xiàn)象
系統(tǒng)具有豎直向下的加速度，且a=g

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