高考物理一轮复习：超重和失重

试卷更新日期：2024-09-12 类型：一轮复习

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一、选择题

1. 神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆场成功着陆，在飞船返回至离地面十几公里时打开主伞飞船快速减速，返回舱速度大大减小，在减速过程中（　　）

A、返回舱处于超重状态 B、返回舱处于失重状态 C、主伞的拉力不做功 D、重力对返回舱做负功

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2. 直立起跳是一项常见的热身运动，运动员先蹲下，然后瞬间向上直立跳起，如图甲所示。一位同学站在力传感器上做直立起跳，从蹲下到跳起过程中力传感器采集到的F—t图线如图乙所示（图线与横轴围成的面积约为30格），重力加速度 $g = 10 {m/s}^{2}$ 。下列说法正确的是（　　）

A、过程中该同学先超重后失重 B、该同学的最大加速度大小为 $30 {m/s}^{2}$ C、该同学完全跳起时的速度为 $2m/s$ D、整个过程中地面对该同学做功为 $1200 J$

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3. 如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，说法正确的是（　　）

A、汽车通过凸形桥的最高点时，处于失重状态 B、铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，是利用轮缘与外轨的侧压力帮火车转弯 C、杂技演员表演“水流星”，当它通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用 D、脱水桶的原理是水滴受到的离心力大于受到的向心力，从而沿切线方向被甩出

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4. 一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重．一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下．落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下．在上述过程中，关于座舱中的人所处的状态，下列判断正确的是

A、座舱在自由下落的过程中人处于超重状态 B、座舱在减速运动的过程中人处于超重状态 C、座舱在整个运动过程中人都处于失重状态 D、座舱在整个运动过程中人都处于超重状态

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5. 宇航员在图示的天宫空间站内将冰墩墩抛出，则（　　）

A、冰墩墩处于完全失重状态，是因为其不受重力 B、冰墩墩在完全失重状态下，它的惯性没有发生变化 C、冰墩墩在飞行过程中，因为不受力，所以做匀速直线运动 D、抛掷瞬间，宇航员对冰墩墩的作用力大于冰墩墩对宇航员的作用力

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6. 如图所示，水平光滑长杆上套有物块A，一细线跨过固定在天花板上O点的轻质定滑轮一端连接A，另一端悬挂物块B。开始时A位于P点，M为O点正下方杆上一点，现将A、B由静止释放。当A通过杆上N点时，绳与水平方向夹角为37°，取sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，关于释放后的过程，下列说法正确的是（　　）

A、A从P到M过程，A的速度先增大后减小 B、A从P到M过程，B一直处于失重状态 C、A通过N点时速度与此时B的速度大小比为5∶4 D、A到达M之前，绳子对B的拉力始终大于B的重力

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7. 体育课上，某同学将铅球斜向上推出，不计空气阻力。铅球在空中运动的过程中（）

A、在最高点时，速率为零 B、速率最小时，加速度为零 C、向上运动时，处于超重状态 D、向下运动时，处于失重状态

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8. 我国科技创新规划提出要加强“深海”领域的探测和研究。如图是某大学科研小组在深海探测结束后，利用牵引汽车将探测器从海面起吊上岸的示意图，若不计滑轮摩擦和牵引绳质量。在牵引汽车以速率 v匀速向右运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A、探测器处于超重状态 B、探测器上升的速率大于 v C、牵引绳拉力等于探测器重力 D、牵引绳拉力做的功等于探测器重力势能的增加量

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9. 如图所示，2023年12月9日“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿鹄卫星”等三颗卫星送入距离地面约 $500km$ 的轨道。取地球质量 $6.0 \times 10^{24} kg$ ，地球半径 $6.4 \times 10^{3} km$ ，引力常量 $6.67 \times 10^{- 11} N \cdot m^{2} / {kg}^{2}$ 。下列说法正确的是（　　）

A、火箭的推力是空气施加的 B、卫星的向心加速度大小约 $8.4 m / s^{2}$ C、卫星运行的周期约 $12 h$ D、发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于失重状态

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10. 如图为一张从台州到重庆的单程机票。下列说法正确的是（　　）

A、机票中的“09：10”指的是时间 B、机票中的1441公里指的是路程 C、飞机离地起飞初始阶段，处于失重状态 D、飞机在空中平稳飞行过程中不受重力作用

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11. 如图所示，用一辆汽车通过定滑轮吊起一个重物，若汽车匀速向右沿直线运动，则下列说法正确的是（）

A、重物在加速上升 B、重物在匀速上升 C、重物处于失重状态 D、无法判断重物的加速度方向

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12. 背越式跳高是一种以杆上背弓姿势、向上甩腿越过横杆，过杆后以背部落垫的跳高方式．某跳高运动员质量为M，在背越式跳高过程中恰好越过高度为H的横杆，重力加速度大小为g，不计空气阻力．下列说法正确的是（）

A、运动员起跳阶段，地面对运动员的弹力不做功 B、运动员上升过程中，重力势能增加 $M g H$ C、运动员从起跳最低点到上升最高点过程先失重后超重 D、运动员刚接触海绵垫时，在竖直方向立即做减速运动

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二、多项选择题

13. 2023年12月9日“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿鹄卫星”等三颗卫星送入距离地面约500km的轨道。已知地球同步卫星轨道高度约36000km，地球半径约6400km。则（　　）

A、卫星运行的周期约1.6h B、火箭的推力是空气施加的 C、“朱雀二号”的发射速度小于7.9km/s D、发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于超重状态

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14. 一执行任务的无人机正在空中飞行，无人机上的速度传感器记录了一段时间内竖直方向上（向上为正方向）的速度 $v_{y}$ 、水平方向上的速度 $v_{x}$ 分别与时间t的关系图像，如图甲、乙所示，下列说法正确的是（）

A、在 $t_{3}$ 时刻，无人机上升到最高点 B、在 $0 ~ t_{3}$ 时间内，无人机先处于失重状态后处于超重状态 C、在 $t_{1} ~ t_{2}$ 时间内，无人机做曲线运动 D、在 $t_{2} ~ t_{3}$ 时间内，无人机做匀变速直线运动

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15. 影视作品中的武林高手展示轻功时都是吊威亚（钢丝）的。如图所示，轨道车A通过细钢丝跨过轮轴拉着特技演员B上升，便可呈现出演员B飞檐走壁的效果。轨道车A沿水平地面以速度大小 $v = 5 m / s$ 向左匀速前进，某时刻连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为37°，连接特技演员B的钢丝竖直，取 $s i n 37 ° = 0.6, c o s 37 ° = 0.8$ ，则该时刻特技演员B（　　）

A、速度大小为 $4 m / s$ B、速度大小为 $6.25 m / s$ C、处于超重状态 D、处于失重状态

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16. 如图甲是风洞示意图，风洞可以人工产生可控制的气流，用以模拟飞行器或物体周围气体的流动。在某次风洞飞行表演中，质量为50kg的表演者静卧于出风口，打开气流控制开关，表演者与风力作用的正对面积不变，所受风力大小F=0.05v²（采用国际单位制），v为风速。控制v可以改变表演者的上升高度h ，其v²与h的变化规律如乙图所示。g取10m/s²。表演者上升10m的运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A、打开开关瞬间，表演者的加速度大小为2m/s² B、表演者一直处于超重状态 C、表演者上升5m时获得最大速度 D、表演者先做加速度逐渐增大的加速运动，再做加速度逐渐减小的减速运动

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17. 人站在力传感器上完成“下蹲”、“站起”动作，如图是计算机显示的力传感器的示数随时间变化的情况。下列说法正确的是（）

A、此人完成了两次“下蹲”、“站起”动作 B、此人的重力为500N C、“下蹲”过程中，人对传感器的压力始终小于重力 D、“站起”过程中，人先超重后失重

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三、非选择题

18. 2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在文昌航天发射场成功发射，之后准确进入奔月轨道，再经过近月制动、环月飞行、月球着陆等过程，开启世界首次月球背面采样返回之旅。

(1)、探测器减速着陆的过程中，下列说法正确的有（       ）

A、探测器处于超重状态 B、探测器处于失重状态 C、火箭对探测器的作用力大于探测器对火箭的作用力 D、火箭对探测器的作用力与探测器对火箭的作用力大小相等

(2)、如图所示，环月轨道1、2、3相切于近月点，无动力运行时，探测器在近月点的速度大小分别为 $v_{1}$ 、 $v_{2}$ 和 $v_{3}$ ，加速度大小分别为 $a_{1}$ 、 $a_{2}$ 和 $a_{3}$ 。下列说法正确的有（       ）

A、 $v_{1} > v_{2} > v_{3}$ B、 $v_{1} < v_{2} < v_{3}$ C、 $a_{1} > a_{2} > a_{3}$ D、 $a_{1} = a_{2} = a_{3}$

(3)、已知探测器在地球表面重力为 $G_{1}$ ，在月球表面重力为 $G_{2}$ ，月球半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球和月球自转的影响，则（       ）

A、月球表面的重力加速度为 $\frac{G_{1}}{G_{2}} g$ B、月球的质量为 $\frac{g G_{2} R^{2}}{G_{1} G}$ C、月球的第一宇宙速度大小为 $\sqrt{\frac{R G_{2}}{G_{1}}}$ D、探测器在近月圆轨道上运行周期为 $2 π \sqrt{\frac{R G_{1}}{g G_{2}}}$

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19. 某同学被中国空间站“天宫课堂”展示的奇妙现象深深吸引，联想到平时做过或思考过的实验，他提出了一组问题并邀你作答：

(1)、在围绕地球做匀速圆周运动的空间站内，下列力学实验中，不能够顺利完成的是和。（填正确答案标号）
A．
B．
C．

(2)、不能够顺利完成的原因主要是，其结果是（至少回答对一个实验造成的结果）。

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20. (易混易错)（概念辨析）下列说法是否正确？正确的写“√”；如果不正确的写“×”，并改正：

(1)、物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化、

(2)、布朗运动就是液体分子的无规则运动、

(3)、热力学系统的平衡态是一种静态平衡、

(4)、轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆、

(5)、运动的物体也可以受到静摩擦力、

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21. 跳楼机可以使人体验失重和超重（如图所示）。现让升降机将座舱送到距地面H=78m的高处，然后让座舱自由下落，落到距地面h=30m的位置时开始制动，使座舱均匀减速，座舱落到地面时刚好停下，在该体验中，小明将质量m=10kg的书包平放在大腿上（不计空气阻力，g取10m/s²）。

(1)、当座舱静止时，请用所学知识证明书包的重力G与书包对小明大腿的压力F大小相等。

(2)、当座舱落到距地面h=50m的位置时，求小明对书包的作用力大小F₁；

(3)、求跳楼机从开始制动后（匀减速阶段）加速度a的大小；

(4)、当座舱落到距地面h₂=15m的位置时，求小明对书包的作用力大小F₂。

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22. 2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，王亚平做了太空抛物实验，奥运顶流“冰墩墩”在空间站上被航天员抛出后，并没有像在地面上那样做曲线运动，而是水平飞出去了。

请根据此实验回答以下问题：

(1)、关于冰墩墩被水平抛出后，做水平运动的原因，以下解释中正确的是____；

A、冰墩墩在空间站内不受力的作用 B、冰墩墩水平方向不受外力作用 C、冰墩墩处于完全失重的状态 D、冰墩墩随空间站绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力

(2)、历史上，牛顿曾提出：若在地球表面的高山上来做平抛实验，把物体抛出，它将落向地面；如果将物体抛出的速度变大，它将会落向更远的地方。如果抛出的速度足够大，它有可能不落回地面，而是绕地球运转。已知地球半径为6.37 × 10³km，小伟同学用如下方法推导这一速度： $v = \frac{2 π R}{T} = \frac{2 \times π \times 6.37 \times 1 0^{6}}{24 \times 3600} m / s = 0.463 \times 1 0^{3} m / s$
其结果与正确值相差很远，这是由于他在近似处理中，错误的假设是____；

A、卫星的轨道是圆的 B、卫星的轨道半径等于地球半径 C、卫星的周期等于地球自转的周期 D、卫星的向心力等于它在地球上受到的地球引力

(3)、已知地球表面重力加速度g = 9.8m/s² ，请你利用已学习的物理知识求出正确的“足够大的速度”为km/s。（保留3位有效数字）

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23. 【万有引力】 2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，约582秒后，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，发射取得成功。2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。按照计划部署，神舟十三号航天员乘组在轨驻留六个月

(1)、在发射升空阶段，①宇航员处于状态（选填：超重、失重）。
②宇航员受到地球的万有引力大小如何变化？

A.逐渐变大 B.始终为零 C.逐渐变小

(2)、宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可以采取的措施是（）

A、只能从较低轨道上加速 B、只能从较高轨道上加速 C、只能从同空间同一高度轨道上加速 D、无论在什么轨道上，只要加速都行

(3)、神舟十三号载人飞船与天和核心舱完成对接，对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径为 r₃的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为 r₁的圆轨道Ⅰ，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到 B 点与天和核心舱对接。则下列说法正确的是（）

A、由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在 A 点减速 B、核心舱的速度小于 7.9km/s C、神舟十三号飞船沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期 D、正常运行时，神舟十三号飞船在轨道Ⅱ上经过 B 点的加速度大于在轨道Ⅲ上经过 B 点的加速度

(4)、下列“学生实验”中，不能在空间站重演的是（）

A、用力传感器探究作用力与反作用力的关系 B、探究弹簧弹力与形变量的关系 C、探究两个互成角度的力的合成规律 D、探究加速度与物体受力、物体质量的关系 E、探究平抛运动的特点 F、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

(5)、已知地球半径为 R，地球表面重力加速度为 g，不考虑地球自转的影响。
①第一宇宙速度 v₁的表达式为；

②若我国空间站绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距地面高度为 h，则空间站的运行周期 T=；

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24. 如图所示，有一辆质量为m的汽车（可看做质点）驶上半径为R的圆弧拱形桥。

(1)、当汽车以一定速度通过拱形桥顶时（汽车与桥面之间始终有相互作用），画出此时汽车在竖直方向受力的示意图；

(2)、已知m = 1500kg、R = 50m，重力加速度g取10m/s² ，当该汽车以速率v = 5m/s通过拱形桥顶时，汽车对桥的压力是多大？并判断此时汽车是处于超重状态还是失重状态；

(3)、汽车通过桥顶时对桥面压力过小是不安全的。请你通过分析说明：在设计拱形桥时，对于同样的车速，拱形桥圆弧的半径是大些比较安全还是小些比较安全。

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25. 蹦极是一项非常刺激的运动。为了研究蹦极过程，可将人视为质点，人的运动沿竖直方向，人离开蹦极台时的初速度、弹性绳的质量、空气阻力均可忽略。某次蹦极时，人从蹦极台跳下，到A点时弹性绳恰好伸直，人继续下落，能到达的最低位置为B点，如图1所示。已知人的质量为m，弹性绳的弹力大小和弹簧的弹力大小规律相同，满足F＝kx，其中x为弹性绳的形变量，k是与弹性绳有关的系数。重力加速度为g。

(1)、分析人从A点到B点的运动情况；

(2)、图像是研究物体问题常见的方法
a. 以A点为坐标原点，向下为正方向，人由A点到B点的运动过程中，加速度a随位移l变化，在图2中，定性画出人由A点到B点的运动过程中，加速度a随位移l变化的图线；

b. 我们知道速度-时间图像所围的“面积”大小等于物体的位移。试说出在图2的a-l图像“面积”大小的物理意义；

(3)、如果另一个蹦极者的质量M＞m，试说明M下降的最低位置比m下降的最低位置低。

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