備戰(zhàn)2020高考物理 3年高考2年模擬1年原創(chuàng) 專題3.4 超重和失重（含解析）

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1、專題3.4 超重和失重 【考綱解讀與考頻分析】 超重和失重是常見現(xiàn)象，也是考綱要求的考點(diǎn)，高考命題頻率較高。 【高頻考點(diǎn)定位】 超重 失重 考點(diǎn)一：超重和失重 【3年真題鏈接】 1. （2019年4月浙江選考）如圖所示，A、B、C為三個(gè)實(shí)心小球，A為鐵球，B、C為木球。A、B兩球分別連在兩根彈簧上，C球連接在細(xì)線一端，彈簧和細(xì)線的下端固定在裝水的杯子底部，該水杯置于用繩子懸掛的靜止吊籃內(nèi)。若將掛吊籃的繩子剪斷，則剪斷的瞬間相對于杯底（不計(jì)空氣阻力，ρ木＜ρ水＜ρ鐵）（ ） A. A球?qū)⑾蛏线\(yùn)動，B、C球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動 B. A、B球?qū)⑾?/p>

2、上運(yùn)動，C球不動 C. A球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動，B球?qū)⑾蛏线\(yùn)動，C球不動 D. A球?qū)⑾蛏线\(yùn)動，B球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動，C球不動 【參考答案】D 【名師解析】 開始時(shí)A球下的彈簧被壓縮，彈力向上；B球下的彈簧被拉長，彈力向下；將掛吊籃的繩子剪斷的瞬時(shí)，系統(tǒng)的加速度為g，為完全失重狀態(tài)，此時(shí)水對球的浮力為零，則A球?qū)⒃趶椓ψ饔孟孪蛏线\(yùn)動，B球?qū)⒃趶椓ψ饔孟孪蛳逻\(yùn)動，C球不動；選項(xiàng)D正確。 2.（浙江新高考2018年4月選考科目物理試題）如圖所示，小芳在體重計(jì)上完成下蹲動作，下列F-t圖像能反應(yīng)體重計(jì)示數(shù)隨時(shí)間變化的是 A. B. C. D. 【參考答案】 C

3、 【名師解析】對人的運(yùn)動過程分析可知，人下蹲的過程可以分成兩段：人在加速下蹲的過程中，有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，此時(shí)人對傳感器的壓力小于人的重力的大?。辉跍p速下蹲的過程中，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，此時(shí)人對傳感器的壓力大于人的重力的大小，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤； 故選C。 【點(diǎn)睛】人在加速下蹲的過程中，有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，在減速下蹲的過程中，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)。 【2年模擬再現(xiàn)】 1. (2019浙江稽陽聯(lián)誼學(xué)校聯(lián)考模擬)紹興市S區(qū)奧體中心舉行CH杯全國蹦床錦標(biāo)賽，對于如圖所示蹦床比賽時(shí)運(yùn)動員的分析，下列說法中正確的是（　?。? A．運(yùn)動員在蹦床上

4、上升階段，一直處于超重狀態(tài) B．運(yùn)動員在蹦床上加速上升階段，蹦床的彈性勢能增大 C．運(yùn)動員離開蹦床在空中運(yùn)動階段，一直處于失重狀態(tài) D．運(yùn)動員離開蹦床在空中運(yùn)動階段，重力勢能一直增大 【參考答案】.C 【命題意圖】 本題以蹦床錦標(biāo)賽為情景，考查牛頓第二定律、超重和失重、機(jī)械能及其相關(guān)的知識點(diǎn)。 【解題思路】運(yùn)動員在蹦床上上升階段，先加速向上運(yùn)動后減速向上運(yùn)動，減速向上運(yùn)動加速度向下，處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；運(yùn)動員在蹦床上加速上升階段，蹦床的彈力對運(yùn)動員做功，蹦床的彈性勢能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；運(yùn)動員離開蹦床在空中運(yùn)動階段，只受重力作用，加速度向下，一直處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)C正確

5、；運(yùn)動員離開蹦床在空中運(yùn)動上升階段，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，重力勢能增大，在空中運(yùn)動下降階段，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，重力勢能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【方法歸納】判斷超重或失重的方法是：當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí)，處于失重狀態(tài)；具有向上的加速度時(shí)，處于超重狀態(tài)。 2.（2019浙江紹興模擬）如圖所示，橡皮膜包住空心塑料管的底端，細(xì)線將橡皮膜固定密封，用手豎直握住塑料管保持靜止?fàn)顟B(tài)，先將水從塑料管頂端倒入并灌至整管的三分之二處，然后在管頂處加一個(gè)多孔的瓶蓋，此時(shí)橡皮膜突出成半球狀，現(xiàn)用力將塑料管向上加速提升一段距離，再減速上升直至速度為零，則（　?。? A. 加速上升時(shí)塑料管處于失重狀態(tài) B.

6、 加速上升時(shí)橡皮膜底部進(jìn)一步向下突出 C. 減速上升時(shí)塑料管處于超重狀態(tài) D. 減速上升時(shí)塑料管內(nèi)的水面將下降 【參考答案】B 【名師解析】 加速上升時(shí)，塑料管的加速度向上，處于超重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤； 對塑料管中的水分析可知，加速上升時(shí)，由于液體超重，液體受到的支持力變大，由牛頓第三定律可知，液體對橡皮膜的壓力增大，故橡皮膜底部進(jìn)一步向下突出，故B正確； 減速上升時(shí)，加速度向下，故塑料管處于失重狀態(tài)，故C錯(cuò)誤； 減速上升時(shí)，管中液體處于失重狀態(tài)，塑料管內(nèi)的水面將上升，故D錯(cuò)誤。 【關(guān)鍵點(diǎn)撥】明確超重和失重的性質(zhì)，知道物體加速度向下時(shí)為失重狀態(tài)，加速度向上時(shí)為超重狀態(tài)。本題考查

7、超重和失重現(xiàn)象的應(yīng)用，要注意分別對塑料管和管中的水進(jìn)行分析，注意根據(jù)牛頓第二定律分析解答。 3.（2019洛陽聯(lián)考）如圖所示，臺秤上有一裝水容器，容器底部用一質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線系住一個(gè)乒乓球．某時(shí)刻細(xì)線斷開，乒乓球向上加速運(yùn)動，在此過程中，關(guān)于臺秤的示數(shù)與線斷前相比的變化情況及原因．下列說法正確的是　(　　) A．由于乒乓球仍在容器中，所以示數(shù)與細(xì)線斷前相同 B．細(xì)線斷后不再向上提拉容器底部，所以示數(shù)變大 C．細(xì)線斷后，乒乓球有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故示數(shù)變大 D．容器、水、乒乓球整個(gè)系統(tǒng)的重心加速下移，處于失重狀態(tài)，所以示數(shù)變小 【參考答案】D 【名師解析】乒乓球加速上升

8、，整個(gè)系統(tǒng)重心加速下移，處于失重狀態(tài)，故D正確． 4. （2019武漢聯(lián)考）如圖所示，是某同學(xué)站在壓力傳感器上，做下蹲－起立的動作時(shí)記錄的力隨時(shí)間變化的圖線，縱坐標(biāo)為力(單位為牛頓)，橫坐標(biāo)為時(shí)間．由圖線可知　(　　) A．該同學(xué)做了兩次下蹲－起立的動作 B．該同學(xué)做了一次下蹲－起立的動作 C．下蹲過程中人處于失重狀態(tài) D．下蹲過程中先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài) 【參考答案】B 【名師解析】在一次下蹲過程中，該同學(xué)要先后經(jīng)歷失重狀態(tài)和超重狀態(tài)，所以對壓力傳感器的壓力先小于自身重力后大于自身重力，而在一次起立過程中，該同學(xué)又要先后經(jīng)歷超重狀態(tài)和失重狀態(tài)，

9、所以對壓力傳感器的壓力先大于自身重力后小于自身重力，所以題圖記錄的應(yīng)該是一次下蹲－起立的動作． 5．（2019浙江模擬）雅加達(dá)亞運(yùn)會田徑比賽，男子跳高決賽，中國選手王宇以2米30的成績奪得冠軍，這也是中國時(shí)隔28年后再次拿到亞運(yùn)會該項(xiàng)目金牌，則(　　) A．王宇起跳瞬間地面對他的支持力等于他所受的重力 B．王宇起跳以后在上升過程中處于失重狀態(tài) C．王宇在最高點(diǎn)處于平衡狀態(tài) D．王宇在下降過程中處于超重狀態(tài) 【參考答案】C 【名師解析】無論是在上升過程、下落過程，還是在最高點(diǎn)，王宇的加速度始終向下，所以始終處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，B正確；起跳時(shí)王宇有一個(gè)向上的的加速度，

10、故合力向上，地面對他的支持力大于他受到的重力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 預(yù)測考點(diǎn)一：超重和失重 【2年模擬再現(xiàn)】 1、（2018北京密云摸底）我國“蛟龍?zhí)枴鄙顫撈髟谀炒螌?shí)驗(yàn)時(shí)，內(nèi)部顯示屏上顯示了從水面開始下潛到返回水面過程中的速度圖象，如圖所示。以下判斷正確的是 A．6 min～8 min內(nèi)，深潛器的加速度最大 B．4 min～6 min內(nèi)，深潛器停在深度為60 m處 C．3 min～4 min內(nèi)，潛水員處于超重狀態(tài) D．6 min～10 min內(nèi)，深潛器的加速度不變 【參考答案】.C 【名師解析】根據(jù)速度圖象斜率表示加速度可知，6 min～8 min內(nèi)，深潛器的加速度

11、小于0~1min內(nèi)的加速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)速度圖象表示位移可知，4 min～6 min內(nèi)，深潛器停在深度為360 m處，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；3 min～4 min內(nèi)，潛水員向下做減速運(yùn)動，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)C正確；6 min～10 min內(nèi)，深潛器的加速度變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.（2019浙江嘉興、麗水聯(lián)考模擬）如圖所示是足球運(yùn)動員在比賽時(shí)某瞬間頭頂球的照片，頭頂球后足球沿右上方飛出，下列分析正確的是（ ） A.足球受到人頭的作用力是因?yàn)榍虻男巫儺a(chǎn)生的 B.頭對球的作用力與球?qū)︻^的作用力大小相等 C.頭對球的作用力與球的重力是一對平衡力 D.球員離地爭頂頭球上升階

12、段屬于超重狀態(tài)，下降階段屬于失重狀態(tài) 【參考答案】.B 【命題意圖】 本題以足球比賽爭頂頭球?yàn)榍榫?，考查力、牛頓第三定律、超重和失重及其相關(guān)的知識點(diǎn)。 【解題思路】人頭頂球，球受到人的作用力是因?yàn)槿祟^的形變產(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；頭對球的作用力與球?qū)︻^的作用力是作用力反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，作用力反作用力大小相等，選項(xiàng)B正確；頭頂球后球飛出，頭對球的作用力大于球的重力，二者不是一對平衡力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；球員離地爭頂頭球上升階段只受重力作用，加速度向下，屬于失重狀態(tài)，下降階段也是只受重力作用，屬于失重狀態(tài)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【方法歸納】物體受到的力一定是施力物體發(fā)生形變產(chǎn)生的。當(dāng)物體具有向下

13、的加速度時(shí)，處于失重狀態(tài)；具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)。 3.（2019浙江省舟山市聯(lián)考）2012年10月25日，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號丙”運(yùn)載火箭，成功將第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空并送入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。這是一顆地球靜止軌道衛(wèi)星，它將與先期發(fā)射的15顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，形成區(qū)域服務(wù)能力。根據(jù)計(jì)劃，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將于明年初向亞太大部分地區(qū)提供正式服務(wù)。則下列說法正確的是 A．火箭發(fā)射時(shí)，噴出的高速氣流對火箭的作用力大于火箭對氣流的作用力 B．高溫高壓燃?xì)鈴幕鸺膊繃姵鰰r(shí)對火箭的作用力與火箭對燃?xì)獾淖饔昧κ且粚ζ胶饬? C．發(fā)射初期，火箭處于超重狀態(tài) D．發(fā)射的衛(wèi)星進(jìn)入

14、軌道正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，均處于完全失重狀態(tài) 【參照答案】CD 【名師解析】由牛頓第三定律可知，火箭發(fā)射時(shí)，噴出的高速氣流對火箭的作用力等于火箭對氣流的作用力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；高溫高壓燃?xì)鈴幕鸺膊繃姵鰰r(shí)對火箭的作用力與火箭對燃?xì)獾淖饔昧κ且粚ψ饔昧头醋饔昧?，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；發(fā)射初期，火箭加速上升，處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)C正確；發(fā)射的衛(wèi)星進(jìn)入軌道正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，只受萬有引力作用，加速度指向地心，均處于完全失重狀態(tài)，選項(xiàng)D正確。 4. (2018河北正定聯(lián)考)2015年世界懸崖跳水比賽7月18日在葡萄牙亞速爾群島的一處懸崖開展．自某運(yùn)動員離開懸崖開始計(jì)時(shí)，在t2時(shí)刻運(yùn)動員以速度v2落水，選向下為正方向，其速度隨時(shí)

15、間變化的規(guī)律如圖所示，下列結(jié)論正確的是(　　) A．該運(yùn)動員在0～t2時(shí)間內(nèi)加速度大小先減小后增大，加速度的方向不變 B．該運(yùn)動員在t2～t3時(shí)間內(nèi)加速度大小逐漸減小，處于失重狀態(tài) C．在0～t2時(shí)間內(nèi)，平均速度1＝ D．在t2～t3時(shí)間內(nèi)，平均速度2＝ 【參考答案】：C 【名師解析】由圖象可知，在0～t2時(shí)間內(nèi)運(yùn)動員的加速度一直不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤．在t2～t3時(shí)間內(nèi)圖線上各點(diǎn)切線的斜率的大小逐漸減小，則加速度大小逐漸減小，運(yùn)動員減速下落處于超重狀態(tài)，B項(xiàng)錯(cuò)誤．由圖象可知，在0～t2時(shí)間內(nèi)為勻變速直線運(yùn)動，所以平均速度1＝，C項(xiàng)正確．在t2～t3時(shí)間內(nèi)，由圖線與t軸所圍“面積”表示

16、位移可知，此時(shí)間內(nèi)的平均速度2<，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 5.下列說法正確的是( ) A.對運(yùn)動員“大力扣籃”過程進(jìn)行技術(shù)分析時(shí)，可以把運(yùn)動員看做質(zhì)點(diǎn) B.“和諧號”動車組行駛313 km從成都抵達(dá)重慶，這里的“313 km"指的是位移大小 C.高臺跳水運(yùn)動員騰空至最高位置時(shí)，處于超重狀態(tài) D.火箭運(yùn)載神舟十號發(fā)射，開始階段，宇航員一定處于超重狀態(tài) 【參考答案】D 【名師解析】對運(yùn)動員“大力扣籃”過程進(jìn)行技術(shù)分析時(shí)，不可以把運(yùn)動員看做質(zhì)點(diǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；“和諧號”動車組行駛313 km從成都抵達(dá)重慶，這里的“313 km"指的是路程大小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。高臺跳水運(yùn)動員騰空至最高位置時(shí)，

17、處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤?；鸺\(yùn)載神舟十號發(fā)射，開始階段，一定是向上做加速運(yùn)動，加速度向上，宇航員一定處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)D正確。， 6.【2019·鎮(zhèn)江高三期中考試】某運(yùn)動員（可看成質(zhì)點(diǎn)）參加跳板跳水比賽，t=0是其向上起跳瞬間，其速度與時(shí)間關(guān)系圖象如圖所示，則 A．t1時(shí)刻開始進(jìn)入水面 B．t2時(shí)刻開始進(jìn)入水面 C．t3時(shí)刻已浮出水面 D．t2—t3的時(shí)間內(nèi)，運(yùn)動員處于失重狀態(tài) 【參考答案】B 【名師解析】運(yùn)動員起跳后進(jìn)入水面前，做勻變速直線運(yùn)動。由圖象可知，0~t1為上升階段，t1時(shí)刻速度減小到零，到達(dá)最高點(diǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。t1~t2為下落階段

18、，做加速直線運(yùn)動，t2時(shí)刻速度到達(dá)最大，開始進(jìn)入水面，選項(xiàng)B正確。進(jìn)入水后，向下做勻減速直線運(yùn)動，運(yùn)動員處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤?？键c(diǎn)：本題考查了運(yùn)動圖像，超重和失重的知識。 【1年仿真原創(chuàng)】 1．在游泳世錦賽中，運(yùn)動員從跳臺斜向上跳起，一段時(shí)間后落入水中，如圖所示。不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是（ ） A．她在空中上升過程中處于超重狀態(tài) B．她在空中下落過程中做自由落體運(yùn)動 C．她即將入水時(shí)的速度為整個(gè)跳水過程中的最大速度 D．入水過程中，水對她的作用力大小等于她對水的作用力大小 【參考答案】D 【名師解析】 起跳以后的上升和下落過程中她的加速度方向都是向下

19、，所以處于失重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；她在空中下落過程中受到的空氣的阻力不能忽略不計(jì)，所以不能看做自由落體運(yùn)動，故B錯(cuò)誤；入水過程中，開始時(shí)水對她的作用力大?。ǜ×妥枇Γ┬∮谒闹亓?，所以先向下做一段加速運(yùn)動，即入水后的速度先增大，故C錯(cuò)誤；入水過程中，水對她的作用力和她對水的作用力，因是一對作用力與反作用力，二者相對．故D正確。 考點(diǎn)：牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用-超重和失重 【名師點(diǎn)睛】分析陳若琳的運(yùn)動情況得出其加速度的方向．根據(jù)牛頓第二定律分析她的浮力和她的重力的關(guān)系；超重或失重取決于加速度的方向，與速度方向無關(guān)。0.5 1.0 1.5 2.0 t/s v/cms-1 10 20 3

20、0 0 40 圖 2.質(zhì)量為m＝60kg的同學(xué)，雙手抓住單杠做引體向上，他的重心的速率隨時(shí)間變化的圖像如圖所示．取g ＝10m/s2，由圖像可知（ ） A．t=0.5s時(shí)他的加速度為3m/s2 B．t=0.4s時(shí)他處于超重狀態(tài) C．t =1.1s時(shí)他受到單杠的作用力的大小是620N D．t =1.5s時(shí)他處于超重狀態(tài) 【參考答案】B 【名師解析】 根據(jù)速度圖象斜率表示加速度可知，t=0.5s時(shí)他的加速度為0.3m/s2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。t=0.4s時(shí)他向上加速運(yùn)動，加速度方向向上，他處

21、于超重狀態(tài)，選項(xiàng)B正確。t =1.1s時(shí)他的加速度為0，他受到單杠的作用力的大小等于重力600N，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。t=1.5s時(shí)他向上做減速運(yùn)動，加速度方向向下，他處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3．游樂園中，游客乘坐能加速或減速運(yùn)動的升降機(jī)，可以體會超重或失重的感覺。下列描述正確的是（ ） A．當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài) B．當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài) C．當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài) D．當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài) 【參照答案】BC 【名師解析】 當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，游客有向上的加速度，是由重力與升降機(jī)對游客支持力的合力產(chǎn)生的．此時(shí)升降機(jī)對游客的支持力大于游客的重力，所以處于超重狀態(tài)．A錯(cuò)誤．當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí)，具有向上的加速度，同理此時(shí)游客也處于超重狀態(tài)．B正確．當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí)，具有向下的加速度，是由重力與升降機(jī)對游客支持力的合力產(chǎn)生的，所以升降機(jī)對游客的支持力小于游客的重力．此時(shí)失重．C正確．當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，也具有向下的加速度，同理可得此時(shí)游客處于失重狀態(tài)．故D錯(cuò)誤．故選BC． 10