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1、 专题 3.4 超重和失重【考纲解读与考频分析】超重和失重是常见现象，也是考纲要求的考点，高考命题频率较高。【高频考点定位】超重 失重考点一：超重和失重【3 年真题链接】1. （2019 年 4 月浙江选考）如图所示，A、B、C 为三个实心小球，A 为铁球，B、C 为木球。A、B 两球分别连在两根弹簧上，C 球连接在细线一端，弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部，该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内。若将挂吊篮的绳子剪断，则剪断的瞬间相对于杯底（不计空气阻力， ）（ ）木水铁A. A 球将向上运动，B、C 球将向下运动C. A 球将向下运动，B 球将向上运动，C 球不动【参考答案】DB. A、B
2、球将向上运动，C 球不动D. A 球将向上运动，B 球将向下运动，C 球不动【名师解析】开始时 A 球下的弹簧被压缩，弹力向上；B 球下的弹簧被拉长，弹力向下；将挂吊篮的绳子剪断的瞬时，系统的加速度为 g，为完全失重状态，此时水对球的浮力为零，则 A 球将在弹力作用下向上运动，B 球将在弹力作用下向下运动，C 球不动；选项 D 正确。2.（浙江新高考 2018 年 4 月选考科目物理试题）如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作，下列 F-t 图像能反应体重计示数随时间变化的是1 A.B.C.D.【参考答案】 C【名师解析】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
3、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，故C 正确，A、B、D 错误；故选 C。【点睛】人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，在减速下蹲的过程中，加速度方向向上，处于超重状态。【2 年模拟再现】1. (2019 浙江稽阳联谊学校联考模拟)绍兴市 S 区奥体中心举行 CH 杯全国蹦床锦标赛，对于如图所示蹦床比赛时运动员的分析，下列说法中正确的是（）A运动员在蹦床上上升阶段，一直处于超重状态B运动员在蹦床上加速上升阶段，蹦床的弹性势能增大C运动员离开蹦床在空中运动阶段
4、，一直处于失重状态D运动员离开蹦床在空中运动阶段，重力势能一直增大【参考答案】.C2 【命题意图】 本题以蹦床锦标赛为情景，考查牛顿第二定律、超重和失重、机械能及其相关的知识点。【解题思路】运动员在蹦床上上升阶段，先加速向上运动后减速向上运动，减速向上运动加速度向下，处于失重状态，选项 A 错误；运动员在蹦床上加速上升阶段，蹦床的弹力对运动员做功，蹦床的弹性势能减小，选项 B 错误；运动员离开蹦床在空中运动阶段，只受重力作用，加速度向下，一直处于失重状态，选项 C 正确；运动员离开蹦床在空中运动上升阶段，动能转化为重力势能，重力势能增大，在空中运动下降阶段，重力势能转化为动能，重力势能减小，选
5、项D 错误。【方法归纳】判断超重或失重的方法是：当物体具有向下的加速度时，处于失重状态；具有向上的加速度时，处于超重状态。（2. 2019浙江绍兴模拟）如图所示，橡皮膜包住空心塑料管的底端，细线将橡皮膜固定密封，用手竖直握住塑料管保持静止状态，先将水从塑料管顶端倒入并灌至整管的三分之二处，然后在管顶处加一个多孔的瓶盖，此时橡皮膜突出成半球状，现用力将塑料管向上加速提升一段距离，再减速上升直至速度为零，则（）A. 加速上升时塑料管处于失重状态C. 减速上升时塑料管处于超重状态【参考答案】BB. 加速上升时橡皮膜底部进一步向下突出D. 减速上升时塑料管内的水面将下降【名师解析】加速上升时，塑料管的
6、加速度向上，处于超重状态，故A 错误； 对塑料管中的水分析可知，加速上升时，由于液体超重，液体受到的支持力变大，由牛顿第三定律可知，液体对橡皮膜的压力增大，故橡皮膜底部进一步向下突出，故 B 正确； 减速上升时，加速度向下，故塑料管处于失重状态，故C 错误； 减速上升时，管中液体处于失重状态，塑料管内的水面将上升，故D 错误。【关键点拨】明确超重和失重的性质，知道物体加速度向下时为失重状态，加速度向上时为超重状态。本题考查超重和失重现象的应用，要注意分别对塑料管和管中的水进行分析，注意根据牛顿第二定律分析解答。3.（2019 洛阳联考）如图所示，台秤上有一装水容器，容器底部用一质量不计的细线系
7、住一个乒乓球某3 时刻细线断开，乒乓球向上加速运动，在此过程中，关于台秤的示数与线断前相比的变化情况及原因下列说法正确的是 ()A由于乒乓球仍在容器中，所以示数与细线断前相同B细线断后不再向上提拉容器底部，所以示数变大C细线断后，乒乓球有向上的加速度，处于超重状态，故示数变大D容器、水、乒乓球整个系统的重心加速下移，处于失重状态，所以示数变小【参考答案】D【名师解析】乒乓球加速上升，整个系统重心加速下移，处于失重状态，故D 正确4. （2019 武汉联考）如图所示，是某同学站在压力传感器上，做下蹲起立的动作时记录的力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为牛顿)，横坐标为时间由图线可知 ()A该同
8、学做了两次下蹲起立的动作C下蹲过程中人处于失重状态【参考答案】BB该同学做了一次下蹲起立的动作D下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态【名师解析】在一次下蹲过程中，该同学要先后经历失重状态和超重状态，所以对压力传感器的压力先小于自身重力后大于自身重力，而在一次起立过程中，该同学又要先后经历超重状态和失重状态，所以对压力传感器的压力先大于自身重力后小于自身重力，所以题图记录的应该是一次下蹲起立的动作5（2019 浙江模拟）雅加达亚运会田径比赛，男子跳高决赛，中国选手王宇以2 米 30 的成绩夺得冠军，这也是中国时隔 28 年后再次拿到亚运会该项目金牌，则()A王宇起跳瞬间地面对他的支持力等于他所
9、受的重力4 B王宇起跳以后在上升过程中处于失重状态C王宇在最高点处于平衡状态D王宇在下降过程中处于超重状态【参考答案】C【名师解析】无论是在上升过程、下落过程，还是在最高点，王宇的加速度始终向下，所以始终处于失重状态，故选项A、D 错误，B 正确；起跳时王宇有一个向上的的加速度，故合力向上，地面对他的支持力大于他受到的重力，选项 C 错误。预测考点一：超重和失重【2 年模拟再现】1、（2018 北京密云摸底）我国“蛟龙号”深潜器在某次实验时，内部显示屏上显示了从水面开始下潜到返回水面过程中的速度图象，如图所示。以下判断正确的是A6 min8 min 内，深潜器的加速度最大B4 min6 min
10、 内，深潜器停在深度为 60 m 处C3 min4 min 内，潜水员处于超重状态D6 min10 min 内，深潜器的加速度不变【参考答案】.C【名师解析】根据速度图象斜率表示加速度可知，6 min8 min 内，深潜器的加速度小于 01min 内的加速度，选项 A 错误；根据速度图象表示位移可知，4 min6 min 内，深潜器停在深度为 360 m 处，选项 B 错误；3 min4 min 内，潜水员向下做减速运动，加速度方向向上，处于超重状态，选项 C 正确；6 min10 min内，深潜器的加速度变化，选项 D 错误。2.（2019 浙江嘉兴、丽水联考模拟）如图所示是足球运动员在比赛
11、时某瞬间头顶球的照片，头顶球后足球沿右上方飞出，下列分析正确的是（）5 A.足球受到人头的作用力是因为球的形变产生的B.头对球的作用力与球对头的作用力大小相等C.头对球的作用力与球的重力是一对平衡力D.球员离地争顶头球上升阶段属于超重状态，下降阶段属于失重状态【参考答案】.B【命题意图】 本题以足球比赛争顶头球为情景，考查力、牛顿第三定律、超重和失重及其相关的知识点。【解题思路】人头顶球，球受到人的作用力是因为人头的形变产生的，选项 A 错误；头对球的作用力与球对头的作用力是作用力反作用力，根据牛顿第三定律，作用力反作用力大小相等，选项 B 正确；头顶球后球飞出，头对球的作用力大于球的重力，二
12、者不是一对平衡力，选项 C 错误；球员离地争顶头球上升阶段只受重力作用，加速度向下，属于失重状态，下降阶段也是只受重力作用，属于失重状态，选项D 错误。【方法归纳】物体受到的力一定是施力物体发生形变产生的。当物体具有向下的加速度时，处于失重状态；具有向上的加速度时处于超重状态。3.（2019 浙江省舟山市联考）2012 年 10 月 25 日，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将第 16 颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。这是一颗地球静止轨道卫星，它将与先期发射的15 颗北斗导航卫星组网运行，形成区域服务能力。根据计划，北斗卫星导航系统将于明年初向亚太大部分地区提供正
13、式服务。则下列说法正确的是A火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力B高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力是一对平衡力C发射初期，火箭处于超重状态D发射的卫星进入轨道正常运转后，均处于完全失重状态【参照答案】CD【名师解析】由牛顿第三定律可知，火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力等于火箭对气流的作用力，选项 A 错误；高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力是一对作用力和6 反作用力，选项 B 错误；发射初期，火箭加速上升，处于超重状态，选项C 正确；发射的卫星进入轨道正常运转后，只受万有引力作用，加速度指向地心，均处于
14、完全失重状态，选项D 正确。4. (2018 河北正定联考)2015 年世界悬崖跳水比赛 7 月 18 日在葡萄牙亚速尔群岛的一处悬崖开展自某运动员离开悬崖开始计时，在 t 时刻运动员以速度 v 落水，选向下为正方向，其速度随时间变化的规律如图所22示，下列结论正确的是()A该运动员在 0t 时间内加速度大小先减小后增大，加速度的方向不变2B该运动员在 t t 时间内加速度大小逐渐减小，处于失重状态23v v2C在 0t 时间内，平均速度 v 12210vD在 t t 时间内，平均速度 v 22232【参考答案】：C【名师解析】由图象可知，在 0t 时间内运动员的加速度一直不变，A 项错误在
15、t t 时间内图线上各223点切线的斜率的大小逐渐减小，则加速度大小逐渐减小，运动员减速下落处于超重状态，B 项错误由图象v v可知，在 0t 时间内为匀变速直线运动，所以平均速度 v 1 2，C 项正确在 t t 时间内，由图线221230v与 t 轴所围“面积”表示位移可知，此时间内的平均速度 v 2，D 项错误225.下列说法正确的是()A.对运动员“大力扣篮”过程进行技术分析时，可以把运动员看做质点B.“和谐号”动车组行驶 313 km 从成都抵达重庆，这里的“313 km指的是位移大小C.高台跳水运动员腾空至最高位置时，处于超重状态D.火箭运载神舟十号发射，开始阶段，宇航员一定处于超
16、重状态【参考答案】D7 【名师解析】对运动员“大力扣篮”过程 进行技术分析时，不可以把运动员看做质点，选项 A 错误；“和谐号”动车组行驶 313 km 从成都抵达重庆，这里的“313 km指的是路程大小，选项 B 错误。高台跳水运动员腾空至最高位置时，处于失重状态，选项C 错误。火箭运载神舟十号发射，开始阶段，一定是向上做加速运动，加速度向上，宇航员一定处于超重状态，选项D 正确。，6.【2019镇江高三期中考试】某运动员（可看成质点）参加跳板跳水比赛，t=0 是其向上起跳瞬间，其速度与时间关系图象如图所示，则At 时刻开始进入水面Bt 时刻开始进入水面12Ct 时刻已浮出水面Dt t 的时
17、间内，运动员处于失重状态323【参考答案】B【名师解析】运动员起跳后进入水面前，做匀变速直线运动。由图象可知，0t1 为上升阶段，t 时刻速度减1小到零，到达最高点，选项 A 错误。t1t2 为下落阶段，做加速直线运动，t 时刻速度到达最大，开始进入2水面，选项 B 正确。进入水后，向下做匀减速直线运动，运动员处于超重状态，选项CD 错误。考点：本题考查了运动图像，超重和失重的知识。【1 年仿真原创】1在游泳世锦赛中，运动员从跳台斜向上跳起，一段时间后落入水中，如图所示。不计空气阻力。下列说法正确的是（）A她在空中上升过程中处于超重状态B她在空中下落过程中做自由落体运动C她即将入水时的速度为整
18、个跳水过程中的最大速度D入水过程中，水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小【参考答案】D8 【名师解析】起跳以后的上升和下落过程中她的加速度方向都是向下，所以处于失重状态，故A 错误；她在空中下落过程中受到的空气的阻力不能忽略不计，所以不能看做自由落体运动，故B 错误；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，故C错误；入水过程中，水对她的作用力和她对水的作用力，因是一对作用力与反作用力，二者相对故D 正确。考点：牛顿运动定律的应用-超重和失重【名师点睛】分析陈若琳的运动情况得出其加速度的方向根据牛顿第二定律分析她的浮力和
19、她的重力的关系；超重或失重取决于加速度的方向，与速度方向无关。v/cms-140302010t/s00.51.0 1.5图2.02.质量为 m60kg 的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图所示取 g 10m/s ，由图像可知（ ）2At=0.5s 时他的加速度为 3m/s2Ct =1.1s 时他受到单杠的作用力的大小是 620N【参考答案】BBt=0.4s 时他处于超重状态Dt =1.5s 时他处于超重状态【名师解析】根据速度图象斜率表示加速度可知，t=0.5s 时他的加速度为 0.3m/s2，选项 A 错误。t=0.4s 时他向上加速运动，加速度方向向上，他处于
20、超重状态，选项 B 正确。t =1.1s 时他的加速度为 0，他受到单杠的作用力的大小等于重力 600N，选项 C 错误。t=1.5s 时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，选项D错误。3游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉。下列描述正确的是（A当升降机加速上升时，游客是处在失重状态 B当升降机减速下降时，游客是处在超重状态C当升降机减速上升时，游客是处在失重状态 D当升降机加速下降时，游客是处在超重状态【参照答案】BC）9 【名师解析】当升降机加速上升时，游客有向上的加速度，是由重力与升降机对游客支持力的合力产生的此时升降机对游客的支持力大于游客的重力，所以处于超重状态A 错误当升降机减速下降时，具有向上的加速度，同理此时游客也处于超重状态B 正确当升降机减速上升时，具有向下的加速度，是由重力与升降机对游客支持力的合力产生的，所以升降机对游客的支持力小于游客的重力此时失重C 正确当升降机加速下降时，也具有向下的加速度，同理可得此时游客处于失重状态故D 错误故选 BC10