高中物理高考 考点13 超重和失重-备战2022年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。 “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 【参考答案】B 【详细解析】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。 1．（2019·浙江高一期末）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。 1．（2019·南昌市八一中学高二期末）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 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．（2019·湖南长沙一中高三月考）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 4．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． 5．（2019·广东高三高考模拟）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 6．小明家住10层。他放学后，乘坐电梯从1层直达10层。假设电梯刚起动时做匀加速直线运动，中间一段时间内做匀速直线运动，最后一段时间内做匀减速直线运动。在电梯从1层直达10层的过程中，下列说法正确的是 A．电梯刚起动时，小明处于失重状态 B．电梯刚起动时，小明处于超重状态 C．在超重或失重过程中，小明的体重发生了变化 D．电梯运动的加速度方向发生了变化 7．（2019·六盘水市第七中学高三月考）若货物随升降机运动的图象如图所示（竖直向上为正），则下列说法中正确的是 A．到合外力对货物所做功为0到的两倍 B．到过程中货物的机械能一直增大 C．整个过程中，升降机的支持力对货物不做功 D．整个过程中，0到升降机对货物的支持力最大 8．（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．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。 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．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。 4．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。 5．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。 6．BD【解析】电梯刚起动时，小明有向上的加速度，则小明处于超重状态，故A错误，B正确；电梯启动和向上加速时，加速度向上，而减速运动时，加速度向下，故加速度方向发生了变化，故C错误，D正确。 7．BD【解析】到货物匀速上升，则合外力对货物所做功为0，选项A错误；到过程中，支持力对货物做正功，则货物的机械能一直增大，选项B正确；整个过程中，升降机的支持力对货物做正功，选项C错误；整个过程中，0到时间内升降机加速上升，货物超重，则升降机对货物的支持力最大，选项D正确。 8．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。