類型16 單位制 超重與失重（解析版）

類型16:單位制超重與失重

知識點一、單位制........-...............................................-......1

知識點二、超重與失重....-................................................1

知識點三、完全失重......-................................................2

知識點四、實重和視重............................-.......................-......2

知識點五、判斷超重和失重的方法...................3

知識點六、對超重和失重現(xiàn)象的理解........................................3

知識點一、單位制

(1)單位制由基本單位和導出單位組成。

(2)基本單位

基本量的單位。力學中的基本量有三個，它們分別是質量、口間、長度，它們的國際單位分別

是千克、杪、米。

(3)導出單位

由基本最根據(jù)物理去系推導出的其他物理量的單位。

知識點二、超重與失重

超重

(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)2迂物體所受重力的現(xiàn)象.

(2)產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度.

失重

(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)4立物體所受重力的現(xiàn)象.

(2)產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度.

知識點三、完全失重

(1)定義:物體對支持物(或懸掛物)完全沒有作用力的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象.

(2)產(chǎn)生條件：物體的加速度a=g,方向豎直向下.

知識點四、實重和視重

(1)實重：物體實際所受的重力，它與物體的運動狀態(tài)無關.

(2)視重：當物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或對臺秤的壓力將士笠

王物體的重力.此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重.

知識點五、判斷超重和失重的方法

(1)從受力的角度判斷

當物體所受向上的拉力（或支持力）大于重力時，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時，物體處于失

重狀態(tài)；等于零時，物體處于完全失重狀態(tài).

（2）從加速度的角度判斷

當物體具有向上的加速度時，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的加速度時，物體處于失重狀態(tài)；

向下的加速度等于重力加速度時，物體處于完全失重狀態(tài).

知識點六、對超重和失重現(xiàn)象的理解

（1）發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時，物體所受的重力沒有變化，只是壓力（或拉力）變大或變小了（即“視

重”變大或變小了）.

⑵物體處于超重或失重狀態(tài)只與加速度方向有關，而與速度方向無關.

（3）物體超重或失重多少由物體的質量m和豎直加速度a共同決定，其大小等于〃心.

（4）在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天平失效、浸在水中

的物體不再受浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強等.

【基礎鞏固】

1.（2021年4月浙江三地市質檢）下列物理量屬于標量，且單位屬于國際單位制導出單位的

是

A.位移、mB.電壓、VC.電流、AD.力、N

【參考答案】C

【名師解析】下列物理量屬于標量的是電壓和電流，單位屬于國際單位制導出單位的是伏特

（V）,選項C正確。

2.（2021百校聯(lián)考沖刺卷1）小球在水中運動時受到水的阻力與小球運動速度的平方成正比,

即片U,則比例系數(shù)k的單位是

A.kgm2B.kgmC.kg/mD.kg/m2

【參考答案】C

【名師解析】由f=kv2,可知k的單位為kg-m/s2/（m/s）2=kg/m,選項C正確。

3.（2021湖南長沙期末）物理是一門以實驗為基礎的學科，要用到很多測量儀器，下列哪種儀

器測量的不是國際單位制中的基本量（）

A.彈簧測力計C.秒表D.螺旋測微器

【參考答案】A

【名師健析】彈簧測力計測量的是力，而力不是國際單位制中的基本量，即彈簧測力計測量的

不是國際單位制中的基本量，選項A正確。天平是測量質量的儀器，質量是國際單位制中的

基本量；秒表是測量時間的儀器，時間是國際單位制中的基本量；螺旋測微器是測量長度的儀

器，長度是國際單位制中的基本量。

4.（2021年4月浙江稽陽聯(lián)考）下列物理量矢量，且單位是國際單位制的是

A.電流、AB.位移、cmC.功、JD.力、N

【參考答案】Do

【命題意圖】本題考查國際單位制和物理量的矢量與標量及其相關知識點。

【解題思路工由于電流和功是標量，可排除選項AC；位移的國際單位制單位是米（m）,力

的國際單位制單位是牛（N）,選項B錯誤D正確。

【易錯警示】解答此題常見錯誤主要有：一是認為電流有方向，是矢量，導致錯選A；二是把

國際制單位與國際單位制的主單位混淆，導致錯選B；三是把功的正負誤認為功是矢量，導致

錯選C。

5.（2021江蘇高考仿真模擬3）第26屆國際計量大會通過“修訂國際單位制”決議，正式更新

包括國際標準質量單位“千克”在內(nèi)的四項基本單位定義。若以尸表示力，。表示加速度，x表

示位移，，表示時間，機表示質量，借助單位制可知速度u表達式，下列可能正確的是（）

C.匡A.VimB.、巨D.—

【參考答案】B【名師解析】.將力F、時間t、位移x和質量〃?的單位代入公式看得到的單位

是否和速度u的單位一致；還可以根據(jù)尸=〃心，〃=v=-,工=且二或，將公式的物理量

ttla

全部換算成基本物理量的單位來判斷。故選項A、C、D錯，選項B正確。

【能力提升】

6.（2021浙江稽陽聯(lián)誼學校聯(lián)考模擬）紹興市S區(qū)奧體中心舉行CH杯全國蹦床錦標賽，對于如

圖所示蹦床比賽時運動員的分析，下列說法中正確的是（）

A.運動員在蹦床上上升階段，一直處于超重狀態(tài)

B.運動員在蹦床上加速上升階段，蹦床的彈性勢能增大

C.運動員離開蹦床在空中運動階段，一直處于失重狀態(tài)

D.運動員離開蹦床在空中運動階段，重力勢能一直增大

【參考答案】.C

【命題意圖】本題以蹦床錦標賽為情景，考查牛頓第二定律、超重和失重、機械能及其相關

的知識點。

【解題思路】運動員在蹦床上上升階段，先加速向上運動后減速向上運動，減速向上運動加速

度向下，處于失重狀態(tài)，選項A錯誤；運動員在蹦床上加速上升階段，蹦床的彈力對運動員

做功，蹦床的彈性勢能減小，選項B錯誤；運動員離開蹦床在空中運動階段，只受重力作用，

加速度向下，一直處于失重狀態(tài)，選項C正確；運動員離開蹦床在空中運動上升階段，動能

轉化為重力勢能，重力勢能增大，在空中運動下降階段，重力勢能轉化為動能，重力勢能減小，

選項D錯誤。

【方法歸納】判斷超重或失重的方法是：當物體具有向下的加速度時，處于失重狀態(tài)；具有向

上的加速度時，處于超重狀態(tài)。

7.（2021浙江紹興模擬）如圖所示，橡皮膜包住空心塑料管的底端，細線將橡皮膜固定密封,

用手豎直握住塑料管保持靜止狀態(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

在管頂處加一個多孔的瓶蓋，此時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（）

帝孔祝X

「箜料管

.善..，水

^^--像支健

A.加速上升時塑料管處于失重狀態(tài)

B.加速上升時橡皮膜底部進一步向下突出

C.減速上升時塑料管處于超重狀態(tài)

D.減速上升時塑料管內(nèi)的水面將下降

【參考答案】B

【名師解析】

加速上升時，塑料管的加速度向上，處于超重狀態(tài)，故A錯誤；對塑料管中的水分析可知,

加速上升時，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，故橡皮膜底部進一步向下突出，故B正確；減速上升時，加速度向下，故塑料管

處于失重狀態(tài)，故C錯誤；減速上升時，管中液體處于失重狀態(tài)，塑料管內(nèi)的水面將上升,

故D錯誤。

【關鍵點撥】明確超重和失重的性質，知道物體加速度向下時為失重狀態(tài)，加速度向上時為超

重狀態(tài)。木題考查超重和失重現(xiàn)象的應用，要注意分別對塑料管和管中的水進行分析，注意根

據(jù)牛頓第二定律分析解答。

8.如圖所示，臺秤上有一裝水容器，容器底部用一質量不計的細線系住一個乒乓球.某時刻

細線斷開，乒乓球向上加速運動，在此過程中，關于臺秤的示數(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)與細線斷前相同需闔

B.細線斷后不再向上提拉容器底部，所以示數(shù)變大、g爨,

C.細線斷后，乒乓球有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故示數(shù)變大（XJ

D.容器、水、乒乓球整個系統(tǒng)的重心加速下移，處于失重狀態(tài)，所以示數(shù)變小上乂

【參考答案】D

【名師解析】.乒乓球加速上升，整個系統(tǒng)重心加速下移，處于失重狀態(tài)，故D正確.

9.如圖所示，是某同學站在壓力傳感器上，做下蹲一起立的動作時記錄的力隨時間變化的圖線,

縱坐標為力（單位為牛頓），橫坐標為時間.由圖線可知（

A.該同學做了兩次下蹲一起立的動作

B.該同學做了一次下蹲一起立的動作

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，該同學要先后經(jīng)歷失重狀態(tài)和超重狀態(tài)，所以對壓力傳感潛的壓力先小

于自身重力后大于自身重力，而在一次起立過程中，該同學又要先后經(jīng)歷超重狀態(tài)和失重狀態(tài),

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，所以題圖記錄的應該是一次下蹲一

起立的動作.

10.（浙江新高考2021年4月選考科目物理試題）如圖所示，小芳在體重計上完成下蹲動作,

下列F-t圖像能反應體重計示數(shù)隨時間變化的是

【名師解析】對人的運動過程分析可知，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)，此時人對傳感器的壓刀小于人的重力的大小：在減速下蹲的

過程中，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，此時人對傳感器的壓力大于人的重力的大小，故C

正確，A、B、。錯誤；

故選C。

【點睛】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)。

11.(2021浙江省效實中學高二期中)如圖所示，下列數(shù)據(jù)的單位屬于國際單位制中基本單位的

是()

北京到重慶的直線打點計時器打點

距離約1300km時間間隔0.02s

鋰電池電動於3.6V電容器電容1.0F

【答案】B

【解析】A.該圖中數(shù)據(jù)單位km不是國際單位制中的基本單位，選項A錯誤；B.該圖中數(shù)

據(jù)單位s是國際單位制中的基本單位，選項B正確；C.該圖中數(shù)據(jù)單位V不是國際單位制中

的基本單位，選項C錯誤；D.該圖中數(shù)據(jù)單位F不是國際單位制中的基本單位，選項D錯

誤；故選B。

12.(202()?浙江省杭州高級中學高三模考)下列說法中正確的是()

A.R=p^E=￡分別是電阻和場強的定義式

B.力的單位(N)、電流的單位(A)均是國際單位制中的基本單位

C.質點做曲線運動時，可能在相等的時間內(nèi)速度變化相等

D.當加速度與速度同向時，若加速度減小，則物體的速度可能減小

【答案】C

【解析】A、公式R=p：是電阻的決定式，導體電阻與導體的長度成正比，與導體的橫截面積成

反比；公式E=；是電場強度的定義式，屬于比值定義，與檢驗電荷受到的電場力及檢驗電荷的

電量均無關，故A錯誤.

B、電流的單位（A）國際單位制中的基本單位，力的單位（N）是復合單位.1N二lkg-m”2.故B錯誤.

C、質點做曲線運動時，可能在相等的時間內(nèi)速度變化相等.比如勻速圓周運動，加速度恒指向

圓心，雖然加速度和速度的大小一直沒變，但方向在一直均勻變化，所以完全有可能在相同時

間段內(nèi)有相同的速度變化，可以說加速度不恒定，也可以TT速度的恒定變化；再比如平拋運動，

只受重力，加速度恒定，在相等的時間內(nèi)速度變化相等，故C正確.

D、當加速度與速度同向時，速度就要增加;若加速度減.小，速度增加的變慢，但還在增加，故

D錯誤.

故選：Co

【點睛】在學習中一定要把定義式與決定式，定律式，定理式的區(qū)別搞清楚.

13.（2021?寧夏回族自治區(qū)銀川一中高三三模）下列有關物理學史的說法中正確的是（）

A.開普勒利用萬有引力定律測出了地球的質量

B.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說明原子核也有復雜的內(nèi)部結構

C.伽利略通過實驗和邏輯推理說明了力是維持物體運動的原因

D.玻爾在1900年把能量子引入物理學，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念

【答案】B

【解析】A.卡文迪許利用萬有引力定律測出了地球的質量，A錯誤；

B.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說明原子核也有復雜的內(nèi)部結構，B正確；

C.伽利略通過實驗和邏輯推理說明了力是改變物體運動的原因，C錯誤；

D.愛因斯坦在1900年把能量子引入物理學，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，D錯誤。

故選B。

14.（20201?哈爾濱市.第一中學校高二期末）下列關于物理學史和物理研究方法的敘述中錯誤的

是（）

A.在推導勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看作

勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，這里應用了微元法

B.當△，非常小時，空就可以表示物體在某時刻的瞬時速度，這里應用了極限法

Ar

C.伽利略借助實驗研究和邏輯推理得出了自由落體運動規(guī)律

D.質點、光滑斜面是利用了等效替代法

【答案】D

【解析】A.在推導勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段

近似看作勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，這里應用了微元法，選項A正確，不符

合題意；

Ar

B.當△，非常小時，f就可以表示物體在某時刻的瞬時速度，這里應用了極限法，選項B正

Ar

確，不符合題意；

C.伽利略借助理想斜面實驗研究和邏輯推理得出了自由落體運動規(guī)律，選項C正確，不符合

題意；

D.質點、光滑斜面是利用了理想模型法，選項D錯誤，符合題意。

故選Do

15.（2021?廣西壯族自治區(qū)北流市實驗中學高三開學考試）在物理學的發(fā)展過程中，科學的物理

思想與方法對物理學的發(fā)展起到了重要作用，下列關于物理思想和方法的說法中，錯誤的是

（）

A.合力與分力的關系體現(xiàn)了等效替換的思想

B.庫侖扭秤實驗和卡文迪許扭秤實驗都用了放大的思想

C.加速度〃一半、電場強度E—*都采用了比值定義法

A/q

D.牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進行分析的產(chǎn)物，能用實驗直接驗證

【答案】D

【解析】A.合力與分力的關系體現(xiàn)了等效替換的思想，故A正確，不符合題意；

B.庫侖扭秤實驗和卡文辿許扭秤實驗都用了放大的思想，故B正確，不符合題意；

C.加速度〃=與、電場強度￡=￡都采用了比值定義法，故C正確，不符合題意；

Arq

D.牛頓第一定律是在實驗的基礎上經(jīng)邏輯推理而得出的，采用的是實驗加推理的方法，反映

了物體不受外力時的運動狀態(tài)，而不受外力的物體不存在的，所以不能用實驗直接驗證，故D

錯誤，符合題意。

16.（2021.北京）物理關系式不僅反映了物理量之間的關系，也確定了單位間的關系。如關系

式〃=/既反映了電壓、電流和電阻之間的關系，也確定了V（伏）與A（安）和O（歐）的

乘積等效。現(xiàn)有物理量單位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J（焦）、W（瓦）、C（庫）、F（法）、

A（安）、。（歐）和T（特），由他們組合成的單位都與電壓單位V（伏）等效的是

A.J/C和N/CB.C/F和Tm2/s

II

C.W/A和CTm/sD.W5C?和TAm

【參考答案】B

【名師解析】

由電場力功公式可知選項A中J/C與電壓單位等效，而N/C是電場強度單位，選項A

錯誤；由電容量定義C=Q/U可知選項B中單位C/F與電壓單位等效，由法拉第電磁感應定律

小可知，T?m2/s與電壓單位等效，選項B正確；由電功率P=UI可知，W/A與電壓單位等

效，而由洛倫茲力公式F二qvB可知，cTm/s與力的單位N等效，選項C錯誤；由功率公式

P=U2/R可知W7與電壓單位等效，而由安培力公式F=BIL可知TAm與力的單位等效，

選項D錯誤。

17.（2021安徽高考）由庫侖定律可知，真空中兩個靜止的點電荷，帶電量分別為卬和q2,其

間距離為r時，它們之間相互作用力的大小為“二攵繆，式中Z為靜電力常量。若用國際單

r~

位制的基本單位表示，Z的單位應為

A.kg-A2m3B.kg-A'2-mJ-s'4

C.kg-nr-C2D.Nn^A’

【參考答案】B

【名師解析】

將公式F=k嗎變形可得k=—，若用國際單位制的基本單位表示，攵的單位應為NFRC?,

r%%

而IN二Ikgms",1C=1A$所以A的單位應為kg?A2m's',選項B正確。

18.（2021安徽）如圖1所示，半徑為，?均勻帶電圓形平板，單位面積帶電量為其軸線上

任意一點P（坐標為x）的電場強度可以由庫侖定律和電場強度的疊加原理求出：E=2兀ko

1--,X_，方向沿X軸。

現(xiàn)考慮單位面積帶電量為。。的無限大均勻帶電平板，從其中間挖去一半徑為，?的圓板，如圖2

所示。則圓孔軸線上任意一點。（坐標為x）的電場強度為

B.27rh7（）---------

（八一

X

C.Inkao—

r

r

D.27rzzro—

【參考答案】A

【名師解析】

單位面積帶電量為。。的無限大均勻帶電平板，其x軸上任一點的電場強度都相等，與x無關。

分析題給的四個關系式，只有選項A當〃趨近于0時圓孔軸線上任意一點Q的電場強度是一

常數(shù)，所以選項A正確。

19.（2021廣東七校聯(lián)合體沖刺模擬）第26屆國際計量大會通過“修訂國際單位制”決議，正式

更新包括國際標準質量單位“千克”在內(nèi)的4項基本單位。“千克”由量子力學中普朗克常數(shù)為基

準進行了重新定義。請用你學過的知識判斷下列質量表達式（其中。、b為無單位常數(shù)，/為頻

率，〃為普朗克常數(shù)，g為重力加速度，〃為速度）可能正確的是（）

A-af2B-a2f2

m=-:~-in=---

4bgu~4bgu

CafD.aIY

4bg~u2b\gu

【參考答案】A

【名師解析】頻率v的單位是Hz即s",h的單位J?s,g的單位是m/s?,動能的單位是J,a、

b為無單位常數(shù)，代入各式可得。

八選項中等式右邊的單位是2mzJ,出動能達達式Ek=：mv2,知IJ-kg?m2s口能得

到k