11. 阅读短文,回答问题。
微重力
平时我们能感觉到自己有多重,是因为支持力的存在。如果失去支持力,我们就将失去对重力的感觉。例如,一个人从高处坠落,在坠落的过程中,因为失去了支持力,所以这个人将体验到类似太空中才有的失重。但是,失重环境中,物体却仍然受到重力。
我们平常说的重力是由地球吸引产生的,所以不少人会误认为:由于中国空间站所在的轨道距离地面比较远,因此,地球对它的引力很小,所以把它受到的重力叫作“微重力”。这是不对的。根据$ G = mg $,对于同一个物体,我们常用$ g $来衡量重力的大小。距离地球越远,$ g $就越小。然而,就算是在距离地面$ 200 \, \mathrm{km} $的高度,$ g $也没有减小多少,大约为$ 9.4 \, \mathrm{N/kg} $,而在$ 1000 \, \mathrm{km} $的高度,$ g $为$ 7.5 \, \mathrm{N/kg} $。也就是说,一个物体在地面重$ 100 \, \mathrm{N} $,到了$ 1000 \, \mathrm{km} $的地方,依然受到$ 75 \, \mathrm{N} $的重力。中国空间站离地球表面的距离约为$ 400 \, \mathrm{km} $,因此,它受到的地球引力并没有减小多少。如果我们把“微重力”理解为微小的重力,或者是微小的地球引力,肯定是不对的。只有当距离地球很遥远时,才会出现地球引力很小的情况。
(1)失重状态下的中国空间站(选填“受到”或“不受”)重力。中国空间站的质量与在地面上时相比(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在完全失重的空间实验室里,下列实验不能完成的是(填字母)。
A. 用秒表测量时间
B. 用水球做透镜成像实验
C. 用弹簧测力计测量重力
D. 用刻度尺测量书本长度
(3)一个在地面上$ 60 \, \mathrm{kg} $的人,在距离地面$ 1000 \, \mathrm{km} $的高度所受的重力为$ \mathrm{N} $。
(4)下列四个图像中,表示物体在地面附近(实线)和中国空间站中(虚线)的物理量之间的关系正确的是(填字母)。

微重力
平时我们能感觉到自己有多重,是因为支持力的存在。如果失去支持力,我们就将失去对重力的感觉。例如,一个人从高处坠落,在坠落的过程中,因为失去了支持力,所以这个人将体验到类似太空中才有的失重。但是,失重环境中,物体却仍然受到重力。
我们平常说的重力是由地球吸引产生的,所以不少人会误认为:由于中国空间站所在的轨道距离地面比较远,因此,地球对它的引力很小,所以把它受到的重力叫作“微重力”。这是不对的。根据$ G = mg $,对于同一个物体,我们常用$ g $来衡量重力的大小。距离地球越远,$ g $就越小。然而,就算是在距离地面$ 200 \, \mathrm{km} $的高度,$ g $也没有减小多少,大约为$ 9.4 \, \mathrm{N/kg} $,而在$ 1000 \, \mathrm{km} $的高度,$ g $为$ 7.5 \, \mathrm{N/kg} $。也就是说,一个物体在地面重$ 100 \, \mathrm{N} $,到了$ 1000 \, \mathrm{km} $的地方,依然受到$ 75 \, \mathrm{N} $的重力。中国空间站离地球表面的距离约为$ 400 \, \mathrm{km} $,因此,它受到的地球引力并没有减小多少。如果我们把“微重力”理解为微小的重力,或者是微小的地球引力,肯定是不对的。只有当距离地球很遥远时,才会出现地球引力很小的情况。
(1)失重状态下的中国空间站(选填“受到”或“不受”)重力。中国空间站的质量与在地面上时相比(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在完全失重的空间实验室里,下列实验不能完成的是(填字母)。
A. 用秒表测量时间
B. 用水球做透镜成像实验
C. 用弹簧测力计测量重力
D. 用刻度尺测量书本长度
(3)一个在地面上$ 60 \, \mathrm{kg} $的人,在距离地面$ 1000 \, \mathrm{km} $的高度所受的重力为$ \mathrm{N} $。
(4)下列四个图像中,表示物体在地面附近(实线)和中国空间站中(虚线)的物理量之间的关系正确的是(填字母)。
答案
(1)受到;不变
(2)C
(3)450
(4)B
(2)C
(3)450
(4)B
解析
【解析】
(1) 根据短文内容,失重环境中物体仍受到重力,故中国空间站受到重力;质量是物体的固有属性,不随位置的改变而改变,所以空间站的质量与在地面上时相比不变。
(2) A. 秒表测量时间与重力无关,能完成;B. 水球做透镜成像实验利用光的折射,与重力无关,能完成;C. 完全失重状态下,物体对弹簧测力计无拉力,无法用弹簧测力计测量重力,不能完成;D. 刻度尺测量长度与重力无关,能完成。故选C。
(3) 已知人的质量$m=60\,\mathrm{kg}$,距离地面$1000\,\mathrm{km}$高度处$g=7.5\,\mathrm{N/kg}$,根据$G=mg$,可得所受重力$G=60\,\mathrm{kg} × 7.5\,\mathrm{N/kg}=450\,\mathrm{N}$。
(4) 分析各图像:
A图:重力$G$不随质量$m$变化,不符合$G=mg$的正比关系,错误;
B图:$G$与$m$成正比,地面附近的$g$大于空间站中的$g$,故相同质量下地面的重力更大,实线斜率更大,符合实际,正确;
C图:$m-V$图像的斜率为密度,同一物体密度不变,地面和空间站中斜率应相同,错误;
D图:质量$m$不随体积$V$变化,但该图不能体现地面与空间站的差异,且不符合题意,错误。故选B。
【答案】
(1) 受到;不变
(2) $\boldsymbol{C}$
(3) $\boldsymbol{450}$
(4) $\boldsymbol{B}$
【知识点】
重力的计算;质量的属性;失重现象
【点评】
本题以微重力为背景,将重力、质量的知识与失重现象结合,考查学生提取信息和应用物理知识解决实际问题的能力,注重知识的迁移应用。
【难度系数】
0.6
(1) 根据短文内容,失重环境中物体仍受到重力,故中国空间站受到重力;质量是物体的固有属性,不随位置的改变而改变,所以空间站的质量与在地面上时相比不变。
(2) A. 秒表测量时间与重力无关,能完成;B. 水球做透镜成像实验利用光的折射,与重力无关,能完成;C. 完全失重状态下,物体对弹簧测力计无拉力,无法用弹簧测力计测量重力,不能完成;D. 刻度尺测量长度与重力无关,能完成。故选C。
(3) 已知人的质量$m=60\,\mathrm{kg}$,距离地面$1000\,\mathrm{km}$高度处$g=7.5\,\mathrm{N/kg}$,根据$G=mg$,可得所受重力$G=60\,\mathrm{kg} × 7.5\,\mathrm{N/kg}=450\,\mathrm{N}$。
(4) 分析各图像:
A图:重力$G$不随质量$m$变化,不符合$G=mg$的正比关系,错误;
B图:$G$与$m$成正比,地面附近的$g$大于空间站中的$g$,故相同质量下地面的重力更大,实线斜率更大,符合实际,正确;
C图:$m-V$图像的斜率为密度,同一物体密度不变,地面和空间站中斜率应相同,错误;
D图:质量$m$不随体积$V$变化,但该图不能体现地面与空间站的差异,且不符合题意,错误。故选B。
【答案】
(1) 受到;不变
(2) $\boldsymbol{C}$
(3) $\boldsymbol{450}$
(4) $\boldsymbol{B}$
【知识点】
重力的计算;质量的属性;失重现象
【点评】
本题以微重力为背景,将重力、质量的知识与失重现象结合,考查学生提取信息和应用物理知识解决实际问题的能力,注重知识的迁移应用。
【难度系数】
0.6
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