资源简介

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2021年高考物理一轮复习考点全覆盖
（13）超重和失重（原卷版）
考点解读：
1．对超重和失重的理解
(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变．
(2)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失．
(3)尽管物体的加速度不是竖直方向，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．
2．判断超重和失重的方法
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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态
从加速度的角度判断
当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态
从速度变化的角度判断
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
考向：超重和失重
【例1】
如图
，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为(　　)
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A．失重、失重
B．超重、超重
C．失重、超重
D．超重、失重
【变式1】
“天地双雄”是欢乐谷的一项游乐设施，它的两座高度均为五十多米的高塔竖直矗立在游乐场上，塔的四周安装有可以上下运动的座椅，乘客坐在座椅上随着座椅运动，若在下降过程中加速度a随时间t变化的图线如图2所示，以竖直向下为a的正方向，则
A．人对座椅的压力在t1时刻最大
B．人对座椅的压力在t4时刻最大
C．在t1~t2时间内，人处于超重状态
D．在t3~t4时间内，人处于失重状态
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变式2
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　压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小、某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置．其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源连成电路、在压敏电阻上放置一个绝缘重物，0～t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示，则下列判断不正确的是(　　)
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A．t1～t2时间内绝缘重物处于超重状态
B．t3～t4时间内绝缘重物处于失重状态
C．升降机开始时可能停在1楼层，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在高楼层
D．升降机开始时可能停在高楼层，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼
精选练习
1．在一次女子跳高比赛中，某选手以2.01
m的成绩获得冠军。该运动员身高约为1.93
m，忽略空气阻力，g取10
m/s2，则下列说法正确的是
A．该运动员下降过程处于超重状态
B．该运动员起跳以后在上升过程处于失重状态
C．该运动员起跳时地面对她的支持力大于她对地面的压力
D．该运动员起跳离开地面时的初速度大约为3
m/s
2.
如图所示，固定在水平面上的斜面体C上放有一个斜劈A，A的上表面水平且放有物块B.若A、B运动过程中始终保持相对静止．以下说法正确的是(　　)
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A．若C斜面光滑，A和B由静止释放，在向下运动时，B物块可能只受两个力作用
B．若C斜面光滑，A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑，则B处于超重状态
C．若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑，则B受水平向左的摩擦力
D．若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面加速下滑，则B处于超重状态
3．一物体被吊车用钢索竖直向上提升过程的v–t图象如图所示。下列判断正确的是
A．物体在加速过程中被吊起的高度为10
m
B．0~10
s内的平均速度大于30
s~35
s内的平均速度
C．30
s~35
s内物体处于超重状态
D．最后5
s内钢索最容易发生断裂
4．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示．当此车匀减速上坡时，乘客(仅考虑乘客与水平面之间的作用)(　　)
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A．处于超重状态
B．不受摩擦力的作用
C．受到向后(水平向左)的摩擦力作用
D．所受合力竖直向上
5．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
6.
如图所示，物体A、B由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳连接，由静止开始释放，在物体A加速下降的过程中，下列判断正确的是(　　)
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A．物体A和物体B均处于超重状态
B．物体A和物体B均处于失重状态
C．物体A处于超重状态，物体B处于失重状态
D．物体A处于失重状态，物体B处于超重状态
7.
女子十米跳水比赛中，运动员从跳台斜向上跳起，一段时间后落入水中，如图，不计空气阻力，下列说法正确的是
A．离开跳台后，她在空中上升过程中处于超重状态
B．她在下降至水中最低点时，机械能最小
C．她即将入水的速度为整个跳水过程中的最大速度
D．入水过程她的重力势能一直在增大
8.
一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）
A.
0~t1时间内，v增大，FN>mg
B.
t1~t2
时间内，v减小，FNC.
t2~t3
时间内，v增大，FN
D.
t2~t3时间内，v减小，FN
>mg
9．如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作，下列反映体重计示数随时间变化的F–t图象可能正确的是
A．
B．
C．
D．
10.
2019年央视春晚加入了非常多的科技元素，在舞台表演中还出现了无人机。现通过传感器将某台无人机上升向前追踪拍摄的飞行过程转化为竖直向上的速度vy及水平方向速度vx与飞行时间t的关系图象如图所示。则下列说法正确的是
A．无人机在t1时刻处于失重状态
B．无人机在0~t2这段时间内沿直线飞行
C．无人机在t2时刻上升至最高点
D．无人机在t2~t3时间内做匀变速运动
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精品试卷·第
2
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（共
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2021年高考物理一轮复习考点全覆盖
（13）超重和失重（解析版）
考点解读：
1．对超重和失重的理解
(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变．
(2)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失．
(3)尽管物体的加速度不是竖直方向，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．
2．判断超重和失重的方法
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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态
从加速度的角度判断
当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态
从速度变化的角度判断
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
考向：超重和失重
【例1】
如图
，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为(　　)
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A．失重、失重
B．超重、超重
C．失重、超重
D．超重、失重
【答案】A
【解析】运动员在空中运动的过程中，加速度总是竖直向下的，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态都是失重状态，故选A.
【变式1】
“天地双雄”是欢乐谷的一项游乐设施，它的两座高度均为五十多米的高塔竖直矗立在游乐场上，塔的四周安装有可以上下运动的座椅，乘客坐在座椅上随着座椅运动，若在下降过程中加速度a随时间t变化的图线如图2所示，以竖直向下为a的正方向，则
A．人对座椅的压力在t1时刻最大
B．人对座椅的压力在t4时刻最大
C．在t1~t2时间内，人处于超重状态
D．在t3~t4时间内，人处于失重状态
【答案】B
【解析】t1~t2时间内，人处于失重状态；在t3~t4时间内，人处于超重状态。在t4时刻，此时座椅对人的支持力最大，则人对座椅的压力在t4时刻最大。综上分析，B正确。
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　压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小、某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置．其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源连成电路、在压敏电阻上放置一个绝缘重物，0～t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示，则下列判断不正确的是(　　)
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A．t1～t2时间内绝缘重物处于超重状态
B．t3～t4时间内绝缘重物处于失重状态
C．升降机开始时可能停在1楼层，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在高楼层
D．升降机开始时可能停在高楼层，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼
【答案】D
精选练习
1．在一次女子跳高比赛中，某选手以2.01
m的成绩获得冠军。该运动员身高约为1.93
m，忽略空气阻力，g取10
m/s2，则下列说法正确的是
A．该运动员下降过程处于超重状态
B．该运动员起跳以后在上升过程处于失重状态
C．该运动员起跳时地面对她的支持力大于她对地面的压力
D．该运动员起跳离开地面时的初速度大约为3
m/s
【答案】B
【解析】运动员在整个跳高过程中，只受重力作用，处于失重状态，故A错误，B正确。运动员起跳时，地面对她的支持力和她对地面的压力是相互作用力，大小相等，故C错误。运动员做竖直上抛运动，根据速度﹣位移关系可得：v，其中h为运动员重心上升的高度大约是1
m，解得：v≈4.5
m/s，故D错误。
2.
如图所示，固定在水平面上的斜面体C上放有一个斜劈A，A的上表面水平且放有物块B.若A、B运动过程中始终保持相对静止．以下说法正确的是(　　)
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A．若C斜面光滑，A和B由静止释放，在向下运动时，B物块可能只受两个力作用
B．若C斜面光滑，A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑，则B处于超重状态
C．若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑，则B受水平向左的摩擦力
D．若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面加速下滑，则B处于超重状态
【答案】C
【解析】若C斜面光滑，A和B由静止释放，在向下运动时，整体加速度方向沿斜面向下，如图所示，
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可知，B受到重力、支持力和水平向左的摩擦力共三个力作用，故选项A错误；若C斜面光滑，A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑，则整体加速度方向如图所示，此时B具有竖直向下的分加速度，即处于失重状态，故选项B错误；若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面减速上滑，则整体加速度方向如图所示，由于B具有水平向左的分加速度，则根据牛顿第二定律可知B受水平向左的摩擦力，故选项C正确；若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面加速下滑，则整体加速度方向如图所示，此时B具有竖直向下的分加速度，即处于失重状态，故选项D错误．
3．一物体被吊车用钢索竖直向上提升过程的v–t图象如图所示。下列判断正确的是
A．物体在加速过程中被吊起的高度为10
m
B．0~10
s内的平均速度大于30
s~35
s内的平均速度
C．30
s~35
s内物体处于超重状态
D．最后5
s内钢索最容易发生断裂
【答案】A
【解析】0~10
s内物体加速上升。由v–t图象与时间轴围成的面积表示位移，可知物体在加速过程中被吊起的高度为h=m=10
m，故A正确；根据平均速度公式可知0~10
s内的平均速度的大小等于30
s~35
s内的平均速度的大小，均为1
m/s，故B错误；30
s~35
s内物体匀减速上升，加速度向下，拉力小于重力，处于失重状态，故C错误；前10
s内物体做匀加速直线运动，处于超重状态，拉力最大，钢索最容易发生断裂，故D错误。
4．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示．当此车匀减速上坡时，乘客(仅考虑乘客与水平面之间的作用)(　　)
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A．处于超重状态
B．不受摩擦力的作用
C．受到向后(水平向左)的摩擦力作用
D．所受合力竖直向上
【答案】C
【解析】当车匀减速上坡时，加速度方向沿斜坡向下，人的加速度与车的加速度相同，根据牛顿第二定律知人受到的合力方向沿斜面向下，合力的大小不变，则人受重力、支持力和水平向左的静摩擦力，如图所示．将加速度沿竖直方向和水平方向分解，则有竖直向下的加速度，所以乘客处于失重状态，故A、B、D错误，C正确．
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5．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
【答案】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。
6.
如图所示，物体A、B由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳连接，由静止开始释放，在物体A加速下降的过程中，下列判断正确的是(　　)
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A．物体A和物体B均处于超重状态
B．物体A和物体B均处于失重状态
C．物体A处于超重状态，物体B处于失重状态
D．物体A处于失重状态，物体B处于超重状态
【答案】D
【解析】　A加速下降，则加速度方向向下，轻绳的拉力小于重力，故A处于失重状态；同时B加速上升，则加速度方向向上，轻绳的拉力大于重力，故B处于超重状态，故A、B、C错误，D正确．
7.
女子十米跳水比赛中，运动员从跳台斜向上跳起，一段时间后落入水中，如图，不计空气阻力，下列说法正确的是
A．离开跳台后，她在空中上升过程中处于超重状态
B．她在下降至水中最低点时，机械能最小
C．她即将入水的速度为整个跳水过程中的最大速度
D．入水过程她的重力势能一直在增大
【答案】B
【解析】起跳以后的上升过程中她的加速度方向向下，所以处于失重状态，故A错误，她在下降至水中最低点时，水的阻力一直做负功，故机械能一直减小，到达水中最低点时，机械能最小，故B正确；入水过程中，开始时水对她的作用力大小（浮力和阻力）小于她的重力，所以先向下做一段加速运动，即入水后的速度先增大后减小，当重力和水对她的作用力相等时速度最大，故C错误。入水过程中，她的高度一直在降低，故她的重力势能一直在减少，故D错误。
8.
一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）
A.
0~t1时间内，v增大，FN>mg
B.
t1~t2
时间内，v减小，FNC.
t2~t3
时间内，v增大，FN
D.
t2~t3时间内，v减小，FN
>mg
【答案】D
【解析】A．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则FNmg，选项C错误，D正确；故选D。
9．如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作，下列反映体重计示数随时间变化的F–t图象可能正确的是
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】对人的运动过程分析可知，人下蹲的过程可以分成两段：人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，此时人对传感器的压力小于人的重力的大小；在减速下蹲的过程中，加速度方向向上，处于超重状态，此时人对传感器的压力大于人的重力的大小，ABD错误；C正确。
10.
2019年央视春晚加入了非常多的科技元素，在舞台表演中还出现了无人机。现通过传感器将某台无人机上升向前追踪拍摄的飞行过程转化为竖直向上的速度vy及水平方向速度vx与飞行时间t的关系图象如图所示。则下列说法正确的是
A．无人机在t1时刻处于失重状态
B．无人机在0~t2这段时间内沿直线飞行
C．无人机在t2时刻上升至最高点
D．无人机在t2~t3时间内做匀变速运动
【答案】D
【解析】依据图象可知，无人机在t1时刻，在竖直方向上匀加速直线运动，而水平方向则是匀减速直线运动，则无人机有竖直向上的加速度，那么处于超重状态，不是失重状态，故A错误；由图象可知，无人机在0~t2这段时间，竖直方向向上匀加速直线运动，而水平方向匀减速直线运动，那么合加速度与合初速度不共线，所以物体做曲线运动，即物体沿曲线上升，故B错误；无人机在竖直方向，先向上匀加速直线，后向上匀减速直线运动，因此在t2时刻没有上升至最高点，故C错误；无人机在t2~t3时间内，水平方向做匀速直线运动，而竖直向上方向做匀减速直线运动，因此合运动做匀变速运动，故D正确。
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