专题16 超重和失重-2021高考物理一轮复习热点专题精炼与单元测评(解析版)

专题16 超重和失重

一、单选题

1.（2020·江苏省高二期末）SpaceX 公司的“猎鹰9号”火箭成功将载有2名字航员的“飞龙号”发射升空，并成功对接国际空间站、下列说法错误的是（ ） A.火箭点火加速，上升的阶段，宇航员处于超重状态 B.“飞龙号”载人飞船与空间站对接时不能视为质点 C.宇航员在国际空间站中可以用体重计测量体重

D.火箭通过向后喷射气体提供动力，火箭与气体之间的相互作用力大小相等 【答案】C

【解析】A.火箭点火加速，上升的阶段，加速度向上，宇航员处于超重状态，选项A 正确，不符合题意； B.“飞龙号”载人飞船与空间站对接时，飞船的大小不能忽略，不能视为质点，选项B 正确，不符合题意； C.宇航员在国际空间站中由于处于完全失重状态，则不可以用体重计测量体重，选项C 错误，符合题意； D.火箭通过向后喷射气体提供动力，火箭与气体之间是相互作用力，其大小相等，选项D 正确，不符合题意。

2.（2019·洛阳偃师中成外国语学校高三月考）如图，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a 、b 用绝缘细线分别系于上、下两边，处于静止状态.地面受到的压力为N ，球b 所受细线的拉力为F .剪断连接球b 的细线后，在球b 上升过程中地面受到的压力（ ）

A.小于N

B.等于N

C.等于N F +

D.大于N F +

【答案】D

【解析】以箱子和a 合在一起为研究对象，设其质量为M ，剪断连接球b 的细线前，则F N =Mg-F+F e ，其中F e 表示b 对a 的库仑力，也即为b 对a 和箱子整体的库仑力；

剪断连接球b 的细线后，则F N ′=Mg+F e ′，又由于在球b 上升过程中库仑力变大（距离变近），所以F N ′＞F N +F ，所以D 正确；故选D.

3.（2020·山东省高考真题）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F N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，F N>mg

B.t1~t2时间内，v减小，F N

C.t2~t3时间内，v增大，F N

D.t2~t3时间内，v减小，F N >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F N

B.在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则F N=mg，选项B错误；

CD.在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，超重，则F N>mg，选项C错误，D正确；

4.（2020·福建省高三一模）用一竖直向上的力将原来在地面上静止的货物向上提起，货物由地面运动至最高点的过程中，利用传感器记录货物的速度时间图像如图，则（）

A.0～3 s内拉力功率恒定不变

B.5～7 s内货物处于超重状态

C.5～7 s内运动过程中，货物的机械能增加

D.0～3 s内的平均速度比5～7 s内的平均速度小

【答案】C

【解析】A.0～3s内拉力恒定但是速度一直正大，所以功率增大，故A不符合题意；

B.由图像可知5～7s货物向上减速，加速度向下处于失重状态，故B不符合题意；

C.5～7s拉力向上做正功，所以货物机械能增加，故C符合题意；

D.根据推论可知0～3 s内的平均速度和5～7 s内的平均速度都等于3 m/s，故D不符合题意。

5.（2017·上海市莘庄中学高一期中）在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时

间内下列说法中正确的是（ ）

A.晓敏同学所受的重力变小了

B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力

C.电梯一定在竖直向下运动

D.电梯的加速度大小为5

g

，方向一定竖直向下 【答案】D

【解析】A.体重计示数是40kg ，示数小于体重，说明晓敏对体重计的压力小于重力，并不是体重变小。故A 错误；

B.晓敏对体重计的压力和体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，故B 错误；

C.电梯做向上的减速运动也会是失重状态，示数小于其重力。故C 错误；

D.以人为研究对象

mg-F N =ma

求得：

50401

505

N mg F g g a g m --=＝

＝ 方向竖直向下，选项D 正确；

6.（2020·山丹县第一中学高一期中）杂技演员表演“水流星”，在长为1.6m 的细绳的一端，系一个总质量为0.5kg m =的盛水容器，以绳的一端为圆心，在竖直平面内作圆周运动，若“水流星”通过最高点的速度为

4m/s v =，则下列哪些说法正确（210m/s g =）（ ）

A.“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出

B.“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器底受到的压力均为零

C.“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用

D.“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5N 【答案】B

【解析】“水流星”通过最高点时，水不从容器中流出的最小速度满足重力提供向心力则有：

2

v

mg m r

=，代入数据解得：v =4m/s ，当通过最高点的速度为4m/s 时，绳的张力及容器的底部受到的零，

故B 正确，AD 错误； “水流星”通过最高点时，仅受重力，处于完全失重状态，故C 错误。

7.（2020·江西省高安中学高二期中）如图甲所示。为了测量运动员跃起的高度，训练时可在弹性网上安装压力传感器，利用传感器记录弹性网的压力，并在计算机上做出压力－时间图像（F —t 图像），假如做出的图像如图乙所示。设运动员在空中运动时可视为质点，不计空气阻力，下列说法正确的是（g 取10m/s 2）（ ）

A.运动员在空中的时间为1s

B.1.1~2.3s 中，当F 最大时，运动员一定处于超重状态

C.运动员跃起的最大高度为3.0m

D.运动员跃起的最大高度为7.2m 【答案】B

【解析】A.由图知运动员在空中的最长时间为

4.3 2.32s t =-=

故A 错误；

B.1.1~2.3s 图像表示，开始接触弹簧，一段时间弹力逐渐增加，一直到弹力与重力大小相等，此过程加速度方向向下，是失重；然后弹力大于重力一直到达弹力最大，此时加速度方向向上是超重；运动员触底后反弹，弹力逐渐减少一直到弹力等于重力，此过程加速度方向向上时超重；然后弹力小于重力，弹力继续减小一直到为零，此过程重力大于弹力，加速度方向向下，是失重，故B 正确； CD.运动做竖直上抛运动，根据运动的对称性可知，跃起的最大高度为

2

22

t g h ⎛⎫ ⎪⎝⎭= 代入数据解得

5m h =