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11. 阅读短文，回答问题。
微重力
平时我们感觉到自己有多重时，这种感觉来自支持力。如果失去支持，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，所以此人将体验到类似太空中才有的失重。但是，失重环境中物体的重力却仍然存在。
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：由于人造地球卫星所在的轨道距离地面比较远，因此地球对它们的引力很小，所以叫作微重力。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} $高度，依然受到$ 75 \ \mathrm{N} $的重力。中国空间站离地球表面的距离约$ 400 \ \mathrm{km} $，因此，它受到的地球引力并没有减小多少。如果我们把“微重力”理解为微小的重力，或者是微小的地球引力，肯定是不对的。只有当距离地球很遥远时，才会出现地球引力很小的情况。
(1)失重状态下的人造地球卫星
(2)在完全失重的空间实验室里，下列实验不能完成的是
A. 用秒表测量时间
B. 用水球做透镜成像实验
C. 用弹簧测力计测量重力
D. 用刻度尺测量书本长度
(3)一个在地面上$ 60 \ \mathrm{kg} $的人，在距离地面$ 1000 \ \mathrm{km} $的高度所受的重力为
(4)在图7.3-8所示的四个图像中，表示物体在地面附近(实线)和中国空间站中(虚线)物理量之间的关系正确的是
微重力
平时我们感觉到自己有多重时，这种感觉来自支持力。如果失去支持，我们就将失去对重力的感觉。例如，一个人从高处坠落，在坠落的过程中，因为失去了支持，所以此人将体验到类似太空中才有的失重。但是，失重环境中物体的重力却仍然存在。
我们平常说的重力是由地球吸引产生的，所以不少人会误认为：由于人造地球卫星所在的轨道距离地面比较远，因此地球对它们的引力很小，所以叫作微重力。这是不对的。根据$ 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} $高度，依然受到$ 75 \ \mathrm{N} $的重力。中国空间站离地球表面的距离约$ 400 \ \mathrm{km} $，因此，它受到的地球引力并没有减小多少。如果我们把“微重力”理解为微小的重力，或者是微小的地球引力，肯定是不对的。只有当距离地球很遥远时，才会出现地球引力很小的情况。
(1)失重状态下的人造地球卫星
受到
(选填“受到”或“不受”)重力，人造地球卫星的质量与在地面上时相比不变
(选填“变大”“变小”或“不变”)。(2)在完全失重的空间实验室里，下列实验不能完成的是
C
(填字母)。A. 用秒表测量时间
B. 用水球做透镜成像实验
C. 用弹簧测力计测量重力
D. 用刻度尺测量书本长度
(3)一个在地面上$ 60 \ \mathrm{kg} $的人，在距离地面$ 1000 \ \mathrm{km} $的高度所受的重力为
450
$ \mathrm{N} $。(4)在图7.3-8所示的四个图像中，表示物体在地面附近(实线)和中国空间站中(虚线)物理量之间的关系正确的是
B
(填字母)。答案
11. (1)受到 不变 (2)C (3)450 (4)B
解析：(1)由材料可知，失重环境中物体的重力仍然存在，即使是离地球几百千米的人造地球卫星也受到重力。人造地球卫星从地球发送到太空中只是位置变了，所含物质的多少没有改变，所以其质量不变。
(2)秒表测量时间，没有涉及重力问题。用水球做透镜成像实验与物体的重力没有关系，有无重力实验均可进行，不受影响。弹簧测力计的工作原理是弹簧的伸长量与受到的拉力成正比，拉力能使弹簧伸长，能用弹簧测力计测量拉力，但在失重状态下，物体将不能对弹簧测力计产生拉力作用，所以在失重状态下，不能用弹簧测力计测量重力。用刻度尺测量物体的长度，没有涉及重力问题，在失重状态下能用刻度尺测长度。
(3)一个在地面上60kg的人，到了1000km高度，重力为$G=mg'=60kg×7.5N/kg=450N$。
(4)物体在地面附近(实线)和中国空间站中(虚线)所受重力与质量均成正比，相同质量的物体，在地面所受的重力大于在中国空间站中所受重力。物体密度不变时，质量和体积成正比，且在地面附近(实线)和中国空间站中(虚线)的图像应重合。
解析：(1)由材料可知，失重环境中物体的重力仍然存在，即使是离地球几百千米的人造地球卫星也受到重力。人造地球卫星从地球发送到太空中只是位置变了，所含物质的多少没有改变，所以其质量不变。
(2)秒表测量时间，没有涉及重力问题。用水球做透镜成像实验与物体的重力没有关系，有无重力实验均可进行，不受影响。弹簧测力计的工作原理是弹簧的伸长量与受到的拉力成正比，拉力能使弹簧伸长，能用弹簧测力计测量拉力，但在失重状态下，物体将不能对弹簧测力计产生拉力作用，所以在失重状态下，不能用弹簧测力计测量重力。用刻度尺测量物体的长度，没有涉及重力问题，在失重状态下能用刻度尺测长度。
(3)一个在地面上60kg的人，到了1000km高度，重力为$G=mg'=60kg×7.5N/kg=450N$。
(4)物体在地面附近(实线)和中国空间站中(虚线)所受重力与质量均成正比，相同质量的物体，在地面所受的重力大于在中国空间站中所受重力。物体密度不变时，质量和体积成正比，且在地面附近(实线)和中国空间站中(虚线)的图像应重合。
解析
【分析】
1. 第(1)问：先从短文中提取关键信息“失重环境中物体的重力却仍然存在”，可直接判断卫星受到重力；再回忆质量的特性，质量是物体本身的固有属性，不随位置改变，因此卫星质量不变。
2. 第(2)问：逐一分析每个实验的原理，判断是否依赖重力。秒表测时间、刻度尺测长度、水球透镜成像均与重力无关，可正常完成；弹簧测力计测重力需要物体因重力对弹簧产生拉力，失重状态下物体无法提供该拉力，故不能完成。
3. 第(3)问：从短文中找到1000km高度的$g$值为$7.5\ \mathrm{N/kg}$，再利用重力公式$G=mg$，代入$m=60\ \mathrm{kg}$计算即可得到结果。
4. 第(4)问：逐一分析图像：
A图：重力$G$与质量$m$成正比，图像应为过原点的倾斜直线，该图为水平直线，不符合规律，错误；
B图：$G$与$m$成正比，地面附近$g$更大，实线斜率更大，空间站中$g$更小，虚线斜率更小，符合规律，正确；
C图：质量$m$与体积$V$的关系由密度决定，密度不变时$m$与$V$成正比，地面和空间站中物体密度不变，图像应重合，图中虚线斜率小，错误；
D图：质量不随体积无意义变化，且不符合$m$与$V$的正比关系，错误。
【解析】
(1) 根据短文“失重环境中物体的重力却仍然存在”，可知失重状态下的人造地球卫星受到重力；质量是物体所含物质的多少，是物体的固有属性，与位置无关，所以人造地球卫星的质量与在地面上时相比不变。
(2) 对各选项分析：
A. 秒表测量时间的原理与重力无关，在完全失重环境中可完成；
B. 用水球做透镜成像实验利用光的折射，与重力无关，可完成；
C. 弹簧测力计测重力依赖物体的重力对弹簧施加拉力，完全失重状态下物体无法产生该拉力，不能完成；
D. 刻度尺测量长度与重力无关，可完成。
故选C。
(3) 由短文可知，1000km高度的$g'=7.5\ \mathrm{N/kg}$，根据$G=mg'$，代入$m=60\ \mathrm{kg}$得：
$G=60\ \mathrm{kg}×7.5\ \mathrm{N/kg}=450\ \mathrm{N}$。
(4) 分析图像：
A：$G$与$m$成正比，应为过原点的倾斜直线，该图不符合，错误；
B：$G=mg$，地面$g$更大，实线斜率大，空间站$g$小，虚线斜率小，符合规律，正确；
C：密度不变时$m$与$V$成正比，两条线应重合，该图不符合，错误；
D：质量与体积的关系不符合密度规律，错误。
故选B。
【答案】
(1) 受到；不变
(2) C
(3) 450
(4) B
【知识点】
1. 重力的特性与计算
2. 质量的固有属性
3. 失重实验可行性判断
【点评】
本题以“微重力”短文为背景，综合考查重力、质量的核心概念，以及失重环境下物理实验的可行性判断，需要学生从短文中提取关键信息，结合物理基础知识分析问题，注重信息提取能力和知识应用能力的考察。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：先从短文中提取关键信息“失重环境中物体的重力却仍然存在”，可直接判断卫星受到重力；再回忆质量的特性，质量是物体本身的固有属性，不随位置改变，因此卫星质量不变。
2. 第(2)问：逐一分析每个实验的原理，判断是否依赖重力。秒表测时间、刻度尺测长度、水球透镜成像均与重力无关，可正常完成；弹簧测力计测重力需要物体因重力对弹簧产生拉力，失重状态下物体无法提供该拉力，故不能完成。
3. 第(3)问：从短文中找到1000km高度的$g$值为$7.5\ \mathrm{N/kg}$，再利用重力公式$G=mg$，代入$m=60\ \mathrm{kg}$计算即可得到结果。
4. 第(4)问：逐一分析图像：
A图：重力$G$与质量$m$成正比，图像应为过原点的倾斜直线，该图为水平直线，不符合规律，错误；
B图：$G$与$m$成正比，地面附近$g$更大，实线斜率更大，空间站中$g$更小，虚线斜率更小，符合规律，正确；
C图：质量$m$与体积$V$的关系由密度决定，密度不变时$m$与$V$成正比，地面和空间站中物体密度不变，图像应重合，图中虚线斜率小，错误；
D图：质量不随体积无意义变化，且不符合$m$与$V$的正比关系，错误。
【解析】
(1) 根据短文“失重环境中物体的重力却仍然存在”，可知失重状态下的人造地球卫星受到重力；质量是物体所含物质的多少，是物体的固有属性，与位置无关，所以人造地球卫星的质量与在地面上时相比不变。
(2) 对各选项分析：
A. 秒表测量时间的原理与重力无关，在完全失重环境中可完成；
B. 用水球做透镜成像实验利用光的折射，与重力无关，可完成；
C. 弹簧测力计测重力依赖物体的重力对弹簧施加拉力，完全失重状态下物体无法产生该拉力，不能完成；
D. 刻度尺测量长度与重力无关，可完成。
故选C。
(3) 由短文可知，1000km高度的$g'=7.5\ \mathrm{N/kg}$，根据$G=mg'$，代入$m=60\ \mathrm{kg}$得：
$G=60\ \mathrm{kg}×7.5\ \mathrm{N/kg}=450\ \mathrm{N}$。
(4) 分析图像：
A：$G$与$m$成正比，应为过原点的倾斜直线，该图不符合，错误；
B：$G=mg$，地面$g$更大，实线斜率大，空间站$g$小，虚线斜率小，符合规律，正确；
C：密度不变时$m$与$V$成正比，两条线应重合，该图不符合，错误；
D：质量与体积的关系不符合密度规律，错误。
故选B。
【答案】
(1) 受到；不变
(2) C
(3) 450
(4) B
【知识点】
1. 重力的特性与计算
2. 质量的固有属性
3. 失重实验可行性判断
【点评】
本题以“微重力”短文为背景，综合考查重力、质量的核心概念，以及失重环境下物理实验的可行性判断，需要学生从短文中提取关键信息，结合物理基础知识分析问题，注重信息提取能力和知识应用能力的考察。
【难度系数】
0.6
