高考物理一轮复习：超重和失重
一、选择题
1．（2024·海南） 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
2．（2024高二下·阜阳期末）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。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
C．该同学完全跳起时的速度为
D．整个过程中地面对该同学做功为
3．（2024高一下·阳泉期末）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
4．（2024高二下·东城期末）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
5．（2024高一下·长寿期末）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
6．（2024高一下·丹棱期末）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
7．（2024高一下·昆明期末）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
8．（2024高一下·梅州期末）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
9．（2024高二下·上城期中）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的轨道。取地球质量，地球半径，引力常量。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
C．卫星运行的周期约
D．发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于失重状态
10．（2024高一下·台州期末）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
11．（2024高一下·济南月考）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
12．（2024高一下·绥棱月考）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
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
二、多项选择题
13．（2024高一下·鸡泽月考） 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
14．（2024高一下·济南月考）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、水平方向上的速度分别与时间t的关系图像，如图甲、乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．在时刻，无人机上升到最高点
B．在时间内，无人机先处于失重状态后处于超重状态
C．在时间内，无人机做曲线运动
D．在时间内，无人机做匀变速直线运动
15．（2024高一下·临沂月考） 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，则该时刻特技演员B（ ）
A．速度大小为 B．速度大小为
C．处于超重状态 D．处于失重状态
16．（2024高三下·潍坊月考） 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
17．（2024高一下·云南月考）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
三、非选择题
（2024高一下·深圳期末）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。
18．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
19．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、和，加速度大小分别为、和。下列说法正确的有（ ）
A． B． C． D．
20．已知探测器在地球表面重力为，在月球表面重力为，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
B．月球的质量为
C．月球的第一宇宙速度大小为
D．探测器在近月圆轨道上运行周期为
21．（2024高一下·衡水期中）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）。
22．（2023高三上·静海月考）(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 、
23．（2023高三上·福田月考）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。
24．（2023高一下·中牟月考）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：
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）
（2023高二下·静安期末）【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
25．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
26．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
27．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
28．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
29．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= ；
30．（2023高一下·房山期末） 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。
31．（2023高一上·张家界期末）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。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】超重与失重；功的概念
【解析】【解答】AB.当返回舱减速时，加速度方向竖直向上，与速度方向相反，所以返回舱处于超重状态，故A正确，B错误；
CD.飞船减速时，主伞对飞船的拉力向上，与主伞的位移方向相反，由W=Fx可知，拉力做负功；此过程中，返回舱的重力方向向下，与它的位移的方向相同，所以重力做正功，故CD错误。
故选：A。
【分析】由加速度和运动的方向关系判断超失重状态；由物体的受力情况和运动位移之间的方向关系判断做的功是正功还是负功。
2．【答案】C
【知识点】动量定理；牛顿第二定律；超重与失重；功的概念
【解析】【解答】A．过程中该同学先失重后超重再失重，故A错误；
B．这位同学在对传感器的最大压力为1800N，由牛顿第三定律可知这位同学受到的最大支持力为
F1=1800N
由牛顿第二定律得
F1-mg=mam
解得
故B错误；
C.根据
解得
故C正确；
D．人在起跳过程中人的脚没有离开地面，地面对该同学不做功，故D错误。
故选C。
【分析】过程中该同学先失重后超重再失重．F—t图线与横轴围成的面积表示冲量。
3．【答案】A
【知识点】超重与失重；生活中的圆周运动；离心运动和向心运动
【解析】【解答】A．当汽车过程凸形桥最高点时，此时合外力提供向心力，方向竖直向下，由于加速度方向向下所以汽车处于失重状态。故A正确；
B．铁路的转弯处设计为外轨比内轨高，此时支持力方向倾斜向上，则可以利用火车自身重力和垂直轨道向上的支持力的合力提供火车转弯所需的向心力，从而减少对轨道的侧向压力。故B错误；
C．“水流星”始终重力作用，完全失重状态是物体的加速度等于重力加速度，“水流星”在最高点时的加速度处于失重状态，但不一定处于完全失重状态。故C错误；
D．水滴做离心运动的条件是水滴受到的合外力不足以提供做圆周运动的向心力，从而出现离心运动。不是由于受到的离心力大于受到的向心力，故D错误。
故选A。
【分析】利用汽车过最高点的合力方向可以判别超重与失重；铁路的设计是为了让支持力和重力的合力提供向心力；水流星一直受到重力的作用；水滴做离心运动的条件是水滴受到的合外力不足以提供做圆周运动的向心力。
4．【答案】B
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】座舱在自由下落的过程中，人处于完全失重状态；减速运动的过程中，加速度向上，处于超重状态，故选B.
【分析】加速度向下，处于失重状态，当加速度为g时处于完全失重状态；加速度向上时处于超重状态.。
5．【答案】B
【知识点】牛顿第三定律；惯性与质量；超重与失重；万有引力定律
【解析】【解答】A．在地球附近，仍然受地球引力，太空中的重力是指万有引力的意思，故A错误；
B．质量是物体惯性大小的唯一量度，冰惯性没有发生变化，故B正确；
C．冰墩墩在飞行过程中，合力不为零，故C错误；
D．宇航员对冰墩墩的作用力与冰墩墩对宇航员的作用力是一对相互作用力，二者等大反向，故D错误。
故选B。
【分析】冰墩墩处于完全失重状态，太空中的重力是指万有引力的意思，质量不变，则它的惯性没有发生变化。
6．【答案】C
【知识点】牛顿第二定律；超重与失重；运动的合成与分解
【解析】【解答】A．物块A从P到M过程，绳子的拉力与A运动方向夹角为锐角，绳子拉力一直对A做正功，根据动能定理则A的速度一直增加，故A错误；
B．开始时B的速度为零，当物块A到达M点时，物块B下降到最低点，因此B的速度又为零，则B的速度先增大后减小，根据速度的变化可以得出加速度的方向先向下后向上，根据加速度的方向可以得出B先失重后超重，故B错误；
C．物块A在N点时，由于沿绳方向的分速度大小等于物块B的速度大小，将A的速度进行分析，
根据速度的分解可以得出：
可得
故C正确；
D．B从释放到最低点过程，先失重后超重，根据合力的方向可以得出绳子对B拉力先小于后大于B的重力，故D错误。
故选C。
【分析】利用拉力做功可以判别A的速度大小变化；利用速度的变化可以判别加速度的方向，进而判别超重与失重；进而比较拉力和重力的大小；利用速度的分解可以求出A与B速度的大小比值。
7．【答案】D
【知识点】超重与失重；斜抛运动
【解析】【解答】AB．铅球在空中做斜抛运动，由于只受到重力作用，所以加速度为重力加速度，恒定不变，铅球在最高点时，由于水平方向具有速度，所以速度不为0，故AB错误；
CD．铅球向上或向下运动时，由于只受到重力，加速度方向向下，所以均处于失重状态，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】铅球在空中运动，由于受到重力，所以加速度不为0，过最高点时由于水平方向有速度所以速度不等于0；利用加速度方向向下可以判别铅球处于失重状态。
8．【答案】A
【知识点】超重与失重；运动的合成与分解；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】ABC．设牵引绳与水平方向夹角为θ，当牵引汽车匀速运动时，对车的速度沿绳子方向进行分解，根据速度的分解可以得出：探测器的速度为
则可知探测器速度小于v，由于夹角不断减小则速度在增加；所以探测器的加速度向上，所以探测器处于超重状态，由于加速度方向向上则合力向上，所以牵引绳拉力大于探测器重力，故A正确，BC错误；
D．由于牵引绳拉力大于探测器重力，故牵引绳拉力做的功大于探测器克服重力所做的功，且根据功率关系有：探测器重力势能的增加量等于探测器克服重力所做的功；拉力做功大于探测器重力势能的增加量，故D错误。
故选A。
【分析】利用速度的分解可以求出探测器的速度大小，结合角度的变化可以判别探测器的速度变化，进而判别加速度的方向，利用加速度的方向可以比较拉力和重力的大小，进而比较两力做功的大小。
9．【答案】B
【知识点】超重与失重；卫星问题；反冲
【解析】【解答】A．燃气会给火箭施加反作用力，即推力，故A错误；
B．根据
故B正确；
C．卫星运行的周期为
故C错误；
D．发射升空初始阶段，火箭加速度方向向上，装在火箭上部的卫星处于超重状态，故D错误。
故选B。
【分析】根据反冲现象的原理可知，燃气会给火箭施加反作用力，发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于超重状态。
10．【答案】B
【知识点】重力与重心；时间与时刻；位移与路程；超重与失重
【解析】【解答】A．机票中的“09：10”指的是飞机开始出发的时刻，故A错误；
B．机票中的1441公里指的是飞机飞行的轨迹长度，指的是路程，故B正确；
C．飞机离地起飞初始阶段，由于向上做加速运动，则加速度方向向上，处于超重状态，故C错误；
D．飞机在任何时刻都受到本身重力作用，故D错误。
故选B。
【分析】机票中的时间代表时刻；机票中的公里数代表路程；利用飞机的速度变化可以判别加速度的方向进而判别超重与失重；飞机在任何时刻都受到本身重力作用。
11．【答案】A
【知识点】牛顿第二定律；超重与失重；运动的合成与分解
【解析】【解答】设汽车某一瞬时速度大小为v，此时滑轮与汽车间的绳子与水平面的夹角为θ，则重物的速度为
随着θ减小，cosθ增大，重物在加速上升，处于超重状态。
故答案为：A。
【分析】汽车与重物为关联体模型，即汽车与重物沿绳方向的速度大小相等。确定汽车向右运动过程，滑轮与汽车间的绳子与水平面的夹角的变化情况，再根据运动的合成与分解确定重物速度变化情况，再根据超重及失重的定义进行分析。
12．【答案】A
【知识点】牛顿第二定律；超重与失重；功的概念；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】A．运动员起跳脚蹬地的过程中，地面对人的弹力方向上没发生位移，弹力不做功，A符合题意；
B．由题可得，在上升过程中，人的重心上升的高度小于H，故重力势能增量小于，故B不符合题意；
C．从起跳最低点到最高点过程运动员先加速运动离地后做减速运动，即加速度方向先上后下，则先超重后失重，故C不符合题意；
D．刚接触海绵垫时，重力大于海绵的弹力，先做加速运动，当重力小于海绵的弹力后做减速运动，故D不符合题意。
故答案为A。
【分析】做功于满足的条件为力在力的方向上发生位移，根据题意可分析各个力做功的有无；重力势能的变化量等于重心高度的变化；根据加速度的方向判断超重与失重；根据合力的大小判断运动员的运动状态
13．【答案】A,D
【知识点】超重与失重；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】A、根据开普勒第三定律可得
即
解得
T1≈1.6h
故A正确；
B、根据反冲现象的原理可知，火箭向后喷射燃气的同时，燃气会给火箭施加反作用力，即推力，故B错误；
C、7.9km/s为第一宇宙速度，为卫星的最小发射速度，所以“朱雀二号”的发射速度不能小于7.9km/s，故C错误；
D、发射升空初始阶段，火箭加速度方向向上，装在火箭上部的卫星处于超重状态，故D正确；
故答案为：AD。
【分析】根据反冲现象的原理分析火箭的推力；根据万有引力定律提供向心力求解卫星的向心加速度和卫星运行的周期；加速度方向向上处于超重状态，加速度方向向下处于失重状态。
14．【答案】A,C
【知识点】超重与失重；运动的合成与分解；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】AB、由题图甲可知，无人机在0-t2时间内，竖直方向上先向上加速再向上减速，t3时刻，无人机上升到最高点，无人机先处于超重，后处于失重状态，故A正确、B错误；
C、在t1-t2时间内，无人机在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，无人机的合速度与加速度不共线，无人机做曲线运动，故C正确；
D、在t2-t3时间内，无人机的加速度恒定，做匀变速曲线运动，故D错误。
故答案为：AC。
【分析】v-t图像的斜率表示加速度，根据图像确定无人机在不同时间段内在竖直和水平方向的加速度的速度大小，再根据运动的合成与分解确定无人机的运动类型，加速度恒定的曲线运动为匀变速曲线运动，熟练掌握超重及失重的判定方法。
15．【答案】A,C
【知识点】超重与失重；运动的合成与分解
【解析】【解答】AB、将车速v沿着细钢丝方向和垂直于细钢丝的方向分解可知，在沿着细钢丝方向的速度为
所以人上升的速度为
故A正确，B错误；
CD、设连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为θ，则人的速度
人在加速上升，则演员处于超重状态，故C正确，D错误。
故答案为：AC。
【分析】小车沿绳方向的分速度与演员上升的速度大小相等，根据运动的分解确定此时演员上升的速度，确定上升过程连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角的变化情况，再根据运动的分解确定演员速度的变化情况，再根据超重与失重的特点确定其超失重情况。
16．【答案】A,C
【知识点】牛顿第二定律；超重与失重
【解析】【解答】A、打开开关瞬间，表演者高度为0，则有
根据牛顿第二定律有
解得
故A正确；
B、根据图像可知，当风力与表演者的重力相等时有
解得
由于
可知，重力与风力大小相等时的高度为
可知，在高度小于5m时，风力大于重力，加速度方向向上，表演者处于超重状态，在高度大于5m时，风力小于重力，加速度方向向下，表演者处于失重状态，故B错误；
C、结合上述可知，表演者先向上做加速度减小得加速运动，表演者上升5m时，加速度为0，速度达到最大值，故C正确；
D、结合上述可知，表演者先做加速度逐渐减小的加速运动，再做加速度逐渐增大的减速运动，故D错误。
故答案为：AC。
【分析】打开开关瞬间，表演者高度为0，当表演者的加速度为零时，表演者的速度最大。根据图像确定不同位置表演者所受风力大小的变化情况，再根据牛顿第二定律确定不同位置表演者的加速度的大小及表演者的运动情况，加速度方向向下，表演者处于失重状态。
17．【答案】B,D
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】】ACD．人“下蹲”的过程是先向下加速到最大速度，然后减速到0，所以加速度先向下后向上，先失重后超重，传感器的示数先小于人的重力再大于人的重力；人“站起”的过程先向上加速到最大速度，然后再减速到0，所以加速度先向上后向下，先超重后失重，传感器的示数先大于人的重力再小于人的重力，故此人完成了一次“下蹲”、“站起”动作，故A错误，C错误，D正确；
B．当稳定时，传感器的示数等于人的重力，人的重力在500N，大小不变，故B正确。
故答案为：BD。
【分析】人“下蹲”的过程是先失重后超重，人“站起”的过程先超重重后失重。
【答案】18．A；D
19．A；D
20．D
【知识点】超重与失重；万有引力定律；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解析】（1）AB．探测器减速着陆的过程中，由于探测器速度方向向下，则探测器具有竖直向上的加速度，由于探测器加速度方向向上则处于超重状态。故A正确；B错误；
CD．根据牛顿第三定律可知，两个物体之间的作用力大小相等，则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。故C错误；D正确。
故选AD。
（2）AB．物体做近心运动是由于物体的速度变小，导致合力大于向心力，则探测器做近心运动则速度不断减小，则从环月轨道1在近月点减速做近心运动进入环月轨道2，然后从环月轨道2在近月点减速做近心运动再进入环月轨道3，可得
故A正确；B错误；
CD．根据牛顿第二定律有：
可以得出探测器的加速度为：
可知，探测器在不同轨道上经过近月点时，由于距离月球的距离相等，根据牛顿第二定律可以得出加速度大小相等，即
故C错误；D正确。
故选AD。
（3）
A．依题意，根据重力的表达式有：
，
解得
故A错误；
B．月球对表面物体的引力形成重力，根据牛顿第二定律有：
联立，解得月球的质量为：
故B正确；
C．根据引力提供向心力可以得出：
解得第一宇宙速度为：
故C错误；
D．根据线速度和周期的关系可以得出：探测器在近月圆轨道上运行周期为
故D正确。
故选BD。
【分析】（1）根据探测器的加速度方向可以判别超重与失重，根据牛顿第三定律可以判别作用力与反作用力相等；
（2）利用探测器做近心运动可以判别速度的大小；利用牛顿第二定律结合距离的大小可以比较加速度的大小；
（3）利用重力的表达式可以求出重力加速度的大小；利用引力提供向心力可以求出月球的质量、第一宇宙速度的大小；利用周期和线速度的关系可以求出周期的大小。
18．AB．探测器减速着陆的过程中，具有竖直向上的加速度，处于超重状态。故A正确；B错误；
CD．由牛顿第三定律可知，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。故C错误；D正确。
故选AD。
19．AB．探测器从环月轨道1在近月点减速做近心运动进入环月轨道2，然后从环月轨道2在近月点减速做近心运动再进入环月轨道3，可得
故A正确；B错误；
CD．根据
解得
可知，探测器在不同轨道上经过近月点时，加速度大小相等，即
故C错误；D正确。
故选AD。
20．A．依题意，有
，
解得
故A错误；
B．由
联立，解得
故B正确；
C．根据
解得
故C错误；
D．探测器在近月圆轨道上运行周期为
故D正确。
故选BD。
21．【答案】（1）B；C
（2）空间站内的物体处于完全失重状态；B实验中的砝码无法牵引小车做匀加速直线运动，或细绳对小车无作用力，或小车始终保持原来的运动状态；C实验中，锤子敲击弹簧片后，左端小球仍然静止，右端小球将做匀速运动
【知识点】验证力的平行四边形定则；探究加速度与力、质量的关系；研究平抛物体的运动；超重与失重
【解析】【解答】（1）在围绕地球做匀速圆周运动的空间站内，所有物体都处于完全失重状态，与重力相关的所有实验均不能进行，所以不能够顺利完成的力学实验是探究加速度与力、质量的关系和研究平抛运动的竖直分运动。故选B和C。
（2）由于万有引力全部充当向心力，空间站内的物体都处于完全失重状态，故与重力有关的实验都不能够顺利完成，因此失败原因主要是：空间站内的物体处于完全失重状态。其结果是：B实验中的砝码无法牵引小车做匀加速直线运动，或细绳对小车无作用力，或小车始终保持原来的运动状态；C实验中，锤子敲击弹簧片后，左端小球仍然静止，右端小球将做匀速运动。
【分析】（1）在围绕地球做匀速圆周运动的空间站内，所有与重力相关的所有实验均不能进行；（2）完全失重状态下物体的受力与没有重力作用时的效果相同。
22．【答案】（1）√；√
（2）×；布朗运动间接反应液体分子的运
（3）×；一种动态平衡
（4）×；杆的不一定沿杆
（5）√；√
【知识点】布朗运动；静摩擦力；超重与失重；热平衡与热平衡定律
【解析】【分析】（1）根据超重和失重的定义分析；（2）布朗运动现象是指悬浮在液体中的颗粒的无规则运动，是由液体分子对悬浮颗粒的撞击引起的；（3）根据平衡态和热平衡的定义分析；（4）绳上的弹力一定沿绳，但杆上的弹力要看其它力对杆的作用情况，不一定沿杆；（5）物体受到的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力，不是看物体是否运动，而是看物体和与其接触的物体之间是否有相对运动。
23．【答案】（1）解：设小明大腿对书包的支持力为N，因为物体处于静止状态，则N=G
根据牛顿第三定律有N=F所以G=F
（2）解：座舱自由下落到距地面h=30m的位置时开始制动，所以当座舱距地面h1=50m时，书包处于完全失重状态，则有F1=0；
（3）解：座舱自由下落高度为H h=78 30m=48m
座舱开始制动时，已获得速度vm，由运动学公式得
座舱制动过程做匀减速直线运动，设其加速度大小为a，则有
联立可得方向竖直向上；
故跳楼机从开始制动后（匀减速阶段）加速度a的大小16m/s2；
（4）解：由牛顿第二定律得代入数据得
故当座舱落到距地面的位置h2=15m时，小明对书包的作用力大小260N。
【知识点】牛顿第三定律；匀变速直线运动规律的综合运用；牛顿第二定律；超重与失重
【解析】【分析】（1）分析书包受力，由共点力平衡条件求出书包受到的支持力，再由牛顿第三定律求出书包对腿的压力；（2）分析当座舱落到距地面h=50m的位置时书包的加速度，根据书包的加速度判断书包所处的状态，得出小明对书包的作用力大小；（3）由自由落体的位移公式求出座舱自由下落获得的最大速度，再由匀变速直线运动位移与速度的关系，求出跳楼机从开始制动后（匀减速阶段）加速度大小；（4）由牛顿第二定律计算当座舱落到距地面15m的位置时，小明对书包的作用力大小。
24．【答案】（1）B；C；D
（2）C
（3）7.90
【知识点】超重与失重；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】（1）冰墩墩被水平抛出时，由于冰墩墩做匀速圆周运动，重力提供向心力，所以处于完全失重状态，所以水平方向不受力的作用，则在水平方向运动，不会在竖直方向运动，所以BCD对，A错；
（2）当物体速度足够大时将会在地球表面做匀速圆周运动，所以轨道是圆的，卫星的轨道半径则等于地球半径；则卫星此时受到地球的引力提供向心力，但卫星此时做近地轨道运动，运动的周期小于地球自转的周期大小；所以C错ABD对；
（3）当物体做近地轨道运动时，物体的速度等于第一宇宙速度，则速度为7.9km/s。
【分析】（1）冰墩墩在空间站中处于完全失重状态只受到重力作用，所以水平抛出时只在水平方向运动；
（2）抛出的物体绕地球做近地轨道运动，物体类比于近地卫星，受到的引力提供向心力，周期小于同步卫星周期；
（3）近地卫星的线速度等于第一宇宙速度。
【答案】25．超重；C
26．A
27．B
28．D；E
29．；
【知识点】超重与失重；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【分析】（1）根据加速度方向分析超重和失重问题；由万有引力定律推导宇航员受到地球的万有引力的变化情况。
（2）根据卫星线速度与轨道半径的关系，结合卫星变轨原理，分析完成对接要采取的措施。
（3）根据卫星变轨原理分析飞船由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在 A 点采取的措施；由第一宇宙速度的物理意义分析核心舱的速度与地球第一宇宙速度的关系；由开普勒第三定律，分析神舟十三号飞船沿轨道Ⅰ运行的周期与核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期的大小关系；由牛顿第二定律推导卫星加速度与轨道半径的关系，比较神舟十三号飞船在轨道Ⅱ上经过 B 点的加速度与在轨道Ⅲ上经过 B 点的加速度大小。
（4）与重力相关的实验均不能在处于完全失重状态下的空间站中演示。
（5） 由万有引力充当向心力和万有引力等与重力，求解地球的第一宇宙速度和空间站的运行周期。
25．① 在发射升空阶段，宇航员加速向上运动，加速度方向向上，所以宇航员处于超重状态。
②根据万有引力定律有，随着宇航员距离地心的间距逐渐增大，则宇航员受到地球的万有引力逐渐减小，AB不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
26．由万有引力充当卫星做圆周运动的向心力，可得，解得，由此式可知，同一轨道上的卫星，线速度相同，所以飞船不可以在空间站所在轨道上加速追上空间站完成对接，由可知，轨道半径越大，卫星运行线速度越小，所以宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可以采取的措施是从较低轨道上加速，卫星做离心运动，到达较高的空间站所在轨道，完成对接，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
27．A.飞船从轨道I进入轨道II，做离心运动，所以需在A点加速，A不符合题意；
B.地球的第一宇宙速度7.9km/h，是卫星在地球表面做圆周运动的环绕速度，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ，根据卫星线速度与半径的关系式，可知，轨道半径越大，卫星运行线速度越小，可知核心舱的速度小于7.9km/s，B符合题意；
C.由于神舟十三号飞船沿轨道I的轨道半径小于天和核心舱沿轨道IⅢ的轨道半径，根据开普勒第三定律可知，神舟十三号飞船沿轨道I运行的周期小于天和核心舱沿轨道IⅢ运行的周期，C不符合题意；
D.根据牛顿第二定律可得，解得，可知，正常运行时，神舟十三号飞船在轨道I上经过B点的加速度等于在轨道IⅢ上经过B点的加速度，D不符合题意。
故选B。
28．在空间站内，物体均处于完全失重状态，所以一切与重力有关的实验均无法演示，可知，探究加速度与物体受力、物体质量的关系与探究平抛运动的特点这两个实验，不能够在空间站重演，ABCF不符合题意，DE符合题意。
故答案为：DE。
29．① 地球的第一宇宙速度等于卫星在地球表面做圆周运动时的环绕速度，根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力可得，根据万有引力等于重力可得，联立解得。
② 根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力可得，又，联立解得。
30．【答案】（1）解：汽车竖直方向受力如图所示
（2）解：根据牛顿第二定律和向心加速度公式，有
代入数据有FN= 14250N
根据牛顿第三定律，可知汽车对桥面的压力大小为F′N= FN= 14250N
因为F′N < mg = 15000N
因此汽车处于失重状态。
（3）解：由（2）可知
即R较大时，F′N就较大，因此拱桥圆弧的半径应当大一些。
【知识点】牛顿第三定律；牛顿第二定律；超重与失重；生活中的圆周运动
【解析】【分析】（1）分析汽车受力，画出受力图；（2）由牛顿第二定律和第三定律求出汽车对桥的压力，判断出汽车所处的状态；（3）根据（2）中得到的表达式分析汽车对地面的压力与拱桥半径的关系。
31．【答案】（1）解：人从A点开始向下做加速度逐渐减小的加速运动，到达平衡位置C时（重力与绳子弹力相等），人的速度达到最大；从平衡位置C继续往下，弹力大于重力，合力向上，随弹力增大而增大，人向下做加速度（向上）逐渐增大的减速运动，直至达到B点时速度降为零。
（2）解：a. 下落过程中由牛顿第二定律mg-kl＝ma
则人下落的加速度
所以a-l图像为
b. 由公式
可知图像面积表示 ，v为下落到任一点的速度。
（3）解：由 知，对于质量更大的蹦极者M，图线斜率更小（图中虚线所示）：
人对应的平衡位置更低，所以最低点位置也更低。
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；超重与失重；牛顿运动定律的综合应用
【解析】【分析】（1） 人从A点开始向下做加速度逐渐减小的加速运动，到达平衡位置C时（重力与绳子弹力相等），人的速度达到最大；从平衡位置C继续往下，弹力大于重力，人向下做加速度（向上）逐渐增大的减速运动，直至达到B点时速度降为零。
（2）求出对应物理量的函数关系，结合函数关系求解图像。 可知图像面积表示 ，v为下落到任一点的速度。 由速度位移关系可得对应函数关系。结合函数图象进行分析。
1 / 1高考物理一轮复习：超重和失重
一、选择题
1．（2024·海南） 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
【答案】A
【知识点】超重与失重；功的概念
【解析】【解答】AB.当返回舱减速时，加速度方向竖直向上，与速度方向相反，所以返回舱处于超重状态，故A正确，B错误；
CD.飞船减速时，主伞对飞船的拉力向上，与主伞的位移方向相反，由W=Fx可知，拉力做负功；此过程中，返回舱的重力方向向下，与它的位移的方向相同，所以重力做正功，故CD错误。
故选：A。
【分析】由加速度和运动的方向关系判断超失重状态；由物体的受力情况和运动位移之间的方向关系判断做的功是正功还是负功。
2．（2024高二下·阜阳期末）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。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
C．该同学完全跳起时的速度为
D．整个过程中地面对该同学做功为
【答案】C
【知识点】动量定理；牛顿第二定律；超重与失重；功的概念
【解析】【解答】A．过程中该同学先失重后超重再失重，故A错误；
B．这位同学在对传感器的最大压力为1800N，由牛顿第三定律可知这位同学受到的最大支持力为
F1=1800N
由牛顿第二定律得
F1-mg=mam
解得
故B错误；
C.根据
解得
故C正确；
D．人在起跳过程中人的脚没有离开地面，地面对该同学不做功，故D错误。
故选C。
【分析】过程中该同学先失重后超重再失重．F—t图线与横轴围成的面积表示冲量。
3．（2024高一下·阳泉期末）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
【答案】A
【知识点】超重与失重；生活中的圆周运动；离心运动和向心运动
【解析】【解答】A．当汽车过程凸形桥最高点时，此时合外力提供向心力，方向竖直向下，由于加速度方向向下所以汽车处于失重状态。故A正确；
B．铁路的转弯处设计为外轨比内轨高，此时支持力方向倾斜向上，则可以利用火车自身重力和垂直轨道向上的支持力的合力提供火车转弯所需的向心力，从而减少对轨道的侧向压力。故B错误；
C．“水流星”始终重力作用，完全失重状态是物体的加速度等于重力加速度，“水流星”在最高点时的加速度处于失重状态，但不一定处于完全失重状态。故C错误；
D．水滴做离心运动的条件是水滴受到的合外力不足以提供做圆周运动的向心力，从而出现离心运动。不是由于受到的离心力大于受到的向心力，故D错误。
故选A。
【分析】利用汽车过最高点的合力方向可以判别超重与失重；铁路的设计是为了让支持力和重力的合力提供向心力；水流星一直受到重力的作用；水滴做离心运动的条件是水滴受到的合外力不足以提供做圆周运动的向心力。
4．（2024高二下·东城期末）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
【答案】B
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】座舱在自由下落的过程中，人处于完全失重状态；减速运动的过程中，加速度向上，处于超重状态，故选B.
【分析】加速度向下，处于失重状态，当加速度为g时处于完全失重状态；加速度向上时处于超重状态.。
5．（2024高一下·长寿期末）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
【答案】B
【知识点】牛顿第三定律；惯性与质量；超重与失重；万有引力定律
【解析】【解答】A．在地球附近，仍然受地球引力，太空中的重力是指万有引力的意思，故A错误；
B．质量是物体惯性大小的唯一量度，冰惯性没有发生变化，故B正确；
C．冰墩墩在飞行过程中，合力不为零，故C错误；
D．宇航员对冰墩墩的作用力与冰墩墩对宇航员的作用力是一对相互作用力，二者等大反向，故D错误。
故选B。
【分析】冰墩墩处于完全失重状态，太空中的重力是指万有引力的意思，质量不变，则它的惯性没有发生变化。
6．（2024高一下·丹棱期末）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
【答案】C
【知识点】牛顿第二定律；超重与失重；运动的合成与分解
【解析】【解答】A．物块A从P到M过程，绳子的拉力与A运动方向夹角为锐角，绳子拉力一直对A做正功，根据动能定理则A的速度一直增加，故A错误；
B．开始时B的速度为零，当物块A到达M点时，物块B下降到最低点，因此B的速度又为零，则B的速度先增大后减小，根据速度的变化可以得出加速度的方向先向下后向上，根据加速度的方向可以得出B先失重后超重，故B错误；
C．物块A在N点时，由于沿绳方向的分速度大小等于物块B的速度大小，将A的速度进行分析，
根据速度的分解可以得出：
可得
故C正确；
D．B从释放到最低点过程，先失重后超重，根据合力的方向可以得出绳子对B拉力先小于后大于B的重力，故D错误。
故选C。
【分析】利用拉力做功可以判别A的速度大小变化；利用速度的变化可以判别加速度的方向，进而判别超重与失重；进而比较拉力和重力的大小；利用速度的分解可以求出A与B速度的大小比值。
7．（2024高一下·昆明期末）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
【答案】D
【知识点】超重与失重；斜抛运动
【解析】【解答】AB．铅球在空中做斜抛运动，由于只受到重力作用，所以加速度为重力加速度，恒定不变，铅球在最高点时，由于水平方向具有速度，所以速度不为0，故AB错误；
CD．铅球向上或向下运动时，由于只受到重力，加速度方向向下，所以均处于失重状态，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】铅球在空中运动，由于受到重力，所以加速度不为0，过最高点时由于水平方向有速度所以速度不等于0；利用加速度方向向下可以判别铅球处于失重状态。
8．（2024高一下·梅州期末）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
【答案】A
【知识点】超重与失重；运动的合成与分解；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】ABC．设牵引绳与水平方向夹角为θ，当牵引汽车匀速运动时，对车的速度沿绳子方向进行分解，根据速度的分解可以得出：探测器的速度为
则可知探测器速度小于v，由于夹角不断减小则速度在增加；所以探测器的加速度向上，所以探测器处于超重状态，由于加速度方向向上则合力向上，所以牵引绳拉力大于探测器重力，故A正确，BC错误；
D．由于牵引绳拉力大于探测器重力，故牵引绳拉力做的功大于探测器克服重力所做的功，且根据功率关系有：探测器重力势能的增加量等于探测器克服重力所做的功；拉力做功大于探测器重力势能的增加量，故D错误。
故选A。
【分析】利用速度的分解可以求出探测器的速度大小，结合角度的变化可以判别探测器的速度变化，进而判别加速度的方向，利用加速度的方向可以比较拉力和重力的大小，进而比较两力做功的大小。
9．（2024高二下·上城期中）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的轨道。取地球质量，地球半径，引力常量。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
C．卫星运行的周期约
D．发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于失重状态
【答案】B
【知识点】超重与失重；卫星问题；反冲
【解析】【解答】A．燃气会给火箭施加反作用力，即推力，故A错误；
B．根据
故B正确；
C．卫星运行的周期为
故C错误；
D．发射升空初始阶段，火箭加速度方向向上，装在火箭上部的卫星处于超重状态，故D错误。
故选B。
【分析】根据反冲现象的原理可知，燃气会给火箭施加反作用力，发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于超重状态。
10．（2024高一下·台州期末）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
【答案】B
【知识点】重力与重心；时间与时刻；位移与路程；超重与失重
【解析】【解答】A．机票中的“09：10”指的是飞机开始出发的时刻，故A错误；
B．机票中的1441公里指的是飞机飞行的轨迹长度，指的是路程，故B正确；
C．飞机离地起飞初始阶段，由于向上做加速运动，则加速度方向向上，处于超重状态，故C错误；
D．飞机在任何时刻都受到本身重力作用，故D错误。
故选B。
【分析】机票中的时间代表时刻；机票中的公里数代表路程；利用飞机的速度变化可以判别加速度的方向进而判别超重与失重；飞机在任何时刻都受到本身重力作用。
11．（2024高一下·济南月考）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
【答案】A
【知识点】牛顿第二定律；超重与失重；运动的合成与分解
【解析】【解答】设汽车某一瞬时速度大小为v，此时滑轮与汽车间的绳子与水平面的夹角为θ，则重物的速度为
随着θ减小，cosθ增大，重物在加速上升，处于超重状态。
故答案为：A。
【分析】汽车与重物为关联体模型，即汽车与重物沿绳方向的速度大小相等。确定汽车向右运动过程，滑轮与汽车间的绳子与水平面的夹角的变化情况，再根据运动的合成与分解确定重物速度变化情况，再根据超重及失重的定义进行分析。
12．（2024高一下·绥棱月考）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
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
【答案】A
【知识点】牛顿第二定律；超重与失重；功的概念；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【解答】A．运动员起跳脚蹬地的过程中，地面对人的弹力方向上没发生位移，弹力不做功，A符合题意；
B．由题可得，在上升过程中，人的重心上升的高度小于H，故重力势能增量小于，故B不符合题意；
C．从起跳最低点到最高点过程运动员先加速运动离地后做减速运动，即加速度方向先上后下，则先超重后失重，故C不符合题意；
D．刚接触海绵垫时，重力大于海绵的弹力，先做加速运动，当重力小于海绵的弹力后做减速运动，故D不符合题意。
故答案为A。
【分析】做功于满足的条件为力在力的方向上发生位移，根据题意可分析各个力做功的有无；重力势能的变化量等于重心高度的变化；根据加速度的方向判断超重与失重；根据合力的大小判断运动员的运动状态
二、多项选择题
13．（2024高一下·鸡泽月考） 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
【答案】A,D
【知识点】超重与失重；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解答】A、根据开普勒第三定律可得
即
解得
T1≈1.6h
故A正确；
B、根据反冲现象的原理可知，火箭向后喷射燃气的同时，燃气会给火箭施加反作用力，即推力，故B错误；
C、7.9km/s为第一宇宙速度，为卫星的最小发射速度，所以“朱雀二号”的发射速度不能小于7.9km/s，故C错误；
D、发射升空初始阶段，火箭加速度方向向上，装在火箭上部的卫星处于超重状态，故D正确；
故答案为：AD。
【分析】根据反冲现象的原理分析火箭的推力；根据万有引力定律提供向心力求解卫星的向心加速度和卫星运行的周期；加速度方向向上处于超重状态，加速度方向向下处于失重状态。
14．（2024高一下·济南月考）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、水平方向上的速度分别与时间t的关系图像，如图甲、乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．在时刻，无人机上升到最高点
B．在时间内，无人机先处于失重状态后处于超重状态
C．在时间内，无人机做曲线运动
D．在时间内，无人机做匀变速直线运动
【答案】A,C
【知识点】超重与失重；运动的合成与分解；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】AB、由题图甲可知，无人机在0-t2时间内，竖直方向上先向上加速再向上减速，t3时刻，无人机上升到最高点，无人机先处于超重，后处于失重状态，故A正确、B错误；
C、在t1-t2时间内，无人机在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，无人机的合速度与加速度不共线，无人机做曲线运动，故C正确；
D、在t2-t3时间内，无人机的加速度恒定，做匀变速曲线运动，故D错误。
故答案为：AC。
【分析】v-t图像的斜率表示加速度，根据图像确定无人机在不同时间段内在竖直和水平方向的加速度的速度大小，再根据运动的合成与分解确定无人机的运动类型，加速度恒定的曲线运动为匀变速曲线运动，熟练掌握超重及失重的判定方法。
15．（2024高一下·临沂月考） 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，则该时刻特技演员B（ ）
A．速度大小为 B．速度大小为
C．处于超重状态 D．处于失重状态
【答案】A,C
【知识点】超重与失重；运动的合成与分解
【解析】【解答】AB、将车速v沿着细钢丝方向和垂直于细钢丝的方向分解可知，在沿着细钢丝方向的速度为
所以人上升的速度为
故A正确，B错误；
CD、设连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角为θ，则人的速度
人在加速上升，则演员处于超重状态，故C正确，D错误。
故答案为：AC。
【分析】小车沿绳方向的分速度与演员上升的速度大小相等，根据运动的分解确定此时演员上升的速度，确定上升过程连接轨道车的钢丝与水平方向的夹角的变化情况，再根据运动的分解确定演员速度的变化情况，再根据超重与失重的特点确定其超失重情况。
16．（2024高三下·潍坊月考） 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
【答案】A,C
【知识点】牛顿第二定律；超重与失重
【解析】【解答】A、打开开关瞬间，表演者高度为0，则有
根据牛顿第二定律有
解得
故A正确；
B、根据图像可知，当风力与表演者的重力相等时有
解得
由于
可知，重力与风力大小相等时的高度为
可知，在高度小于5m时，风力大于重力，加速度方向向上，表演者处于超重状态，在高度大于5m时，风力小于重力，加速度方向向下，表演者处于失重状态，故B错误；
C、结合上述可知，表演者先向上做加速度减小得加速运动，表演者上升5m时，加速度为0，速度达到最大值，故C正确；
D、结合上述可知，表演者先做加速度逐渐减小的加速运动，再做加速度逐渐增大的减速运动，故D错误。
故答案为：AC。
【分析】打开开关瞬间，表演者高度为0，当表演者的加速度为零时，表演者的速度最大。根据图像确定不同位置表演者所受风力大小的变化情况，再根据牛顿第二定律确定不同位置表演者的加速度的大小及表演者的运动情况，加速度方向向下，表演者处于失重状态。
17．（2024高一下·云南月考）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
【答案】B,D
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】】ACD．人“下蹲”的过程是先向下加速到最大速度，然后减速到0，所以加速度先向下后向上，先失重后超重，传感器的示数先小于人的重力再大于人的重力；人“站起”的过程先向上加速到最大速度，然后再减速到0，所以加速度先向上后向下，先超重后失重，传感器的示数先大于人的重力再小于人的重力，故此人完成了一次“下蹲”、“站起”动作，故A错误，C错误，D正确；
B．当稳定时，传感器的示数等于人的重力，人的重力在500N，大小不变，故B正确。
故答案为：BD。
【分析】人“下蹲”的过程是先失重后超重，人“站起”的过程先超重重后失重。
三、非选择题
（2024高一下·深圳期末）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。
18．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
19．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、和，加速度大小分别为、和。下列说法正确的有（ ）
A． B． C． D．
20．已知探测器在地球表面重力为，在月球表面重力为，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
B．月球的质量为
C．月球的第一宇宙速度大小为
D．探测器在近月圆轨道上运行周期为
【答案】18．A；D
19．A；D
20．D
【知识点】超重与失重；万有引力定律；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【解析】（1）AB．探测器减速着陆的过程中，由于探测器速度方向向下，则探测器具有竖直向上的加速度，由于探测器加速度方向向上则处于超重状态。故A正确；B错误；
CD．根据牛顿第三定律可知，两个物体之间的作用力大小相等，则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。故C错误；D正确。
故选AD。
（2）AB．物体做近心运动是由于物体的速度变小，导致合力大于向心力，则探测器做近心运动则速度不断减小，则从环月轨道1在近月点减速做近心运动进入环月轨道2，然后从环月轨道2在近月点减速做近心运动再进入环月轨道3，可得
故A正确；B错误；
CD．根据牛顿第二定律有：
可以得出探测器的加速度为：
可知，探测器在不同轨道上经过近月点时，由于距离月球的距离相等，根据牛顿第二定律可以得出加速度大小相等，即
故C错误；D正确。
故选AD。
（3）
A．依题意，根据重力的表达式有：
，
解得
故A错误；
B．月球对表面物体的引力形成重力，根据牛顿第二定律有：
联立，解得月球的质量为：
故B正确；
C．根据引力提供向心力可以得出：
解得第一宇宙速度为：
故C错误；
D．根据线速度和周期的关系可以得出：探测器在近月圆轨道上运行周期为
故D正确。
故选BD。
【分析】（1）根据探测器的加速度方向可以判别超重与失重，根据牛顿第三定律可以判别作用力与反作用力相等；
（2）利用探测器做近心运动可以判别速度的大小；利用牛顿第二定律结合距离的大小可以比较加速度的大小；
（3）利用重力的表达式可以求出重力加速度的大小；利用引力提供向心力可以求出月球的质量、第一宇宙速度的大小；利用周期和线速度的关系可以求出周期的大小。
18．AB．探测器减速着陆的过程中，具有竖直向上的加速度，处于超重状态。故A正确；B错误；
CD．由牛顿第三定律可知，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。故C错误；D正确。
故选AD。
19．AB．探测器从环月轨道1在近月点减速做近心运动进入环月轨道2，然后从环月轨道2在近月点减速做近心运动再进入环月轨道3，可得
故A正确；B错误；
CD．根据
解得
可知，探测器在不同轨道上经过近月点时，加速度大小相等，即
故C错误；D正确。
故选AD。
20．A．依题意，有
，
解得
故A错误；
B．由
联立，解得
故B正确；
C．根据
解得
故C错误；
D．探测器在近月圆轨道上运行周期为
故D正确。
故选BD。
21．（2024高一下·衡水期中）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）。
【答案】（1）B；C
（2）空间站内的物体处于完全失重状态；B实验中的砝码无法牵引小车做匀加速直线运动，或细绳对小车无作用力，或小车始终保持原来的运动状态；C实验中，锤子敲击弹簧片后，左端小球仍然静止，右端小球将做匀速运动
【知识点】验证力的平行四边形定则；探究加速度与力、质量的关系；研究平抛物体的运动；超重与失重
【解析】【解答】（1）在围绕地球做匀速圆周运动的空间站内，所有物体都处于完全失重状态，与重力相关的所有实验均不能进行，所以不能够顺利完成的力学实验是探究加速度与力、质量的关系和研究平抛运动的竖直分运动。故选B和C。
（2）由于万有引力全部充当向心力，空间站内的物体都处于完全失重状态，故与重力有关的实验都不能够顺利完成，因此失败原因主要是：空间站内的物体处于完全失重状态。其结果是：B实验中的砝码无法牵引小车做匀加速直线运动，或细绳对小车无作用力，或小车始终保持原来的运动状态；C实验中，锤子敲击弹簧片后，左端小球仍然静止，右端小球将做匀速运动。
【分析】（1）在围绕地球做匀速圆周运动的空间站内，所有与重力相关的所有实验均不能进行；（2）完全失重状态下物体的受力与没有重力作用时的效果相同。
22．（2023高三上·静海月考）(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 、
【答案】（1）√；√
（2）×；布朗运动间接反应液体分子的运
（3）×；一种动态平衡
（4）×；杆的不一定沿杆
（5）√；√
【知识点】布朗运动；静摩擦力；超重与失重；热平衡与热平衡定律
【解析】【分析】（1）根据超重和失重的定义分析；（2）布朗运动现象是指悬浮在液体中的颗粒的无规则运动，是由液体分子对悬浮颗粒的撞击引起的；（3）根据平衡态和热平衡的定义分析；（4）绳上的弹力一定沿绳，但杆上的弹力要看其它力对杆的作用情况，不一定沿杆；（5）物体受到的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力，不是看物体是否运动，而是看物体和与其接触的物体之间是否有相对运动。
23．（2023高三上·福田月考）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。
【答案】（1）解：设小明大腿对书包的支持力为N，因为物体处于静止状态，则N=G
根据牛顿第三定律有N=F所以G=F
（2）解：座舱自由下落到距地面h=30m的位置时开始制动，所以当座舱距地面h1=50m时，书包处于完全失重状态，则有F1=0；
（3）解：座舱自由下落高度为H h=78 30m=48m
座舱开始制动时，已获得速度vm，由运动学公式得
座舱制动过程做匀减速直线运动，设其加速度大小为a，则有
联立可得方向竖直向上；
故跳楼机从开始制动后（匀减速阶段）加速度a的大小16m/s2；
（4）解：由牛顿第二定律得代入数据得
故当座舱落到距地面的位置h2=15m时，小明对书包的作用力大小260N。
【知识点】牛顿第三定律；匀变速直线运动规律的综合运用；牛顿第二定律；超重与失重
【解析】【分析】（1）分析书包受力，由共点力平衡条件求出书包受到的支持力，再由牛顿第三定律求出书包对腿的压力；（2）分析当座舱落到距地面h=50m的位置时书包的加速度，根据书包的加速度判断书包所处的状态，得出小明对书包的作用力大小；（3）由自由落体的位移公式求出座舱自由下落获得的最大速度，再由匀变速直线运动位移与速度的关系，求出跳楼机从开始制动后（匀减速阶段）加速度大小；（4）由牛顿第二定律计算当座舱落到距地面15m的位置时，小明对书包的作用力大小。
24．（2023高一下·中牟月考）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：
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）
【答案】（1）B；C；D
（2）C
（3）7.90
【知识点】超重与失重；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】（1）冰墩墩被水平抛出时，由于冰墩墩做匀速圆周运动，重力提供向心力，所以处于完全失重状态，所以水平方向不受力的作用，则在水平方向运动，不会在竖直方向运动，所以BCD对，A错；
（2）当物体速度足够大时将会在地球表面做匀速圆周运动，所以轨道是圆的，卫星的轨道半径则等于地球半径；则卫星此时受到地球的引力提供向心力，但卫星此时做近地轨道运动，运动的周期小于地球自转的周期大小；所以C错ABD对；
（3）当物体做近地轨道运动时，物体的速度等于第一宇宙速度，则速度为7.9km/s。
【分析】（1）冰墩墩在空间站中处于完全失重状态只受到重力作用，所以水平抛出时只在水平方向运动；
（2）抛出的物体绕地球做近地轨道运动，物体类比于近地卫星，受到的引力提供向心力，周期小于同步卫星周期；
（3）近地卫星的线速度等于第一宇宙速度。
（2023高二下·静安期末）【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
25．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
26．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
27．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
28．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
29．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= ；
【答案】25．超重；C
26．A
27．B
28．D；E
29．；
【知识点】超重与失重；万有引力定律的应用；第一、第二与第三宇宙速度；卫星问题
【解析】【分析】（1）根据加速度方向分析超重和失重问题；由万有引力定律推导宇航员受到地球的万有引力的变化情况。
（2）根据卫星线速度与轨道半径的关系，结合卫星变轨原理，分析完成对接要采取的措施。
（3）根据卫星变轨原理分析飞船由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在 A 点采取的措施；由第一宇宙速度的物理意义分析核心舱的速度与地球第一宇宙速度的关系；由开普勒第三定律，分析神舟十三号飞船沿轨道Ⅰ运行的周期与核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期的大小关系；由牛顿第二定律推导卫星加速度与轨道半径的关系，比较神舟十三号飞船在轨道Ⅱ上经过 B 点的加速度与在轨道Ⅲ上经过 B 点的加速度大小。
（4）与重力相关的实验均不能在处于完全失重状态下的空间站中演示。
（5） 由万有引力充当向心力和万有引力等与重力，求解地球的第一宇宙速度和空间站的运行周期。
25．① 在发射升空阶段，宇航员加速向上运动，加速度方向向上，所以宇航员处于超重状态。
②根据万有引力定律有，随着宇航员距离地心的间距逐渐增大，则宇航员受到地球的万有引力逐渐减小，AB不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
26．由万有引力充当卫星做圆周运动的向心力，可得，解得，由此式可知，同一轨道上的卫星，线速度相同，所以飞船不可以在空间站所在轨道上加速追上空间站完成对接，由可知，轨道半径越大，卫星运行线速度越小，所以宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可以采取的措施是从较低轨道上加速，卫星做离心运动，到达较高的空间站所在轨道，完成对接，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
27．A.飞船从轨道I进入轨道II，做离心运动，所以需在A点加速，A不符合题意；
B.地球的第一宇宙速度7.9km/h，是卫星在地球表面做圆周运动的环绕速度，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ，根据卫星线速度与半径的关系式，可知，轨道半径越大，卫星运行线速度越小，可知核心舱的速度小于7.9km/s，B符合题意；
C.由于神舟十三号飞船沿轨道I的轨道半径小于天和核心舱沿轨道IⅢ的轨道半径，根据开普勒第三定律可知，神舟十三号飞船沿轨道I运行的周期小于天和核心舱沿轨道IⅢ运行的周期，C不符合题意；
D.根据牛顿第二定律可得，解得，可知，正常运行时，神舟十三号飞船在轨道I上经过B点的加速度等于在轨道IⅢ上经过B点的加速度，D不符合题意。
故选B。
28．在空间站内，物体均处于完全失重状态，所以一切与重力有关的实验均无法演示，可知，探究加速度与物体受力、物体质量的关系与探究平抛运动的特点这两个实验，不能够在空间站重演，ABCF不符合题意，DE符合题意。
故答案为：DE。
29．① 地球的第一宇宙速度等于卫星在地球表面做圆周运动时的环绕速度，根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力可得，根据万有引力等于重力可得，联立解得。
② 根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力可得，又，联立解得。
30．（2023高一下·房山期末） 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。
【答案】（1）解：汽车竖直方向受力如图所示
（2）解：根据牛顿第二定律和向心加速度公式，有
代入数据有FN= 14250N
根据牛顿第三定律，可知汽车对桥面的压力大小为F′N= FN= 14250N
因为F′N < mg = 15000N
因此汽车处于失重状态。
（3）解：由（2）可知
即R较大时，F′N就较大，因此拱桥圆弧的半径应当大一些。
【知识点】牛顿第三定律；牛顿第二定律；超重与失重；生活中的圆周运动
【解析】【分析】（1）分析汽车受力，画出受力图；（2）由牛顿第二定律和第三定律求出汽车对桥的压力，判断出汽车所处的状态；（3）根据（2）中得到的表达式分析汽车对地面的压力与拱桥半径的关系。
31．（2023高一上·张家界期末）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。
【答案】（1）解：人从A点开始向下做加速度逐渐减小的加速运动，到达平衡位置C时（重力与绳子弹力相等），人的速度达到最大；从平衡位置C继续往下，弹力大于重力，合力向上，随弹力增大而增大，人向下做加速度（向上）逐渐增大的减速运动，直至达到B点时速度降为零。
（2）解：a. 下落过程中由牛顿第二定律mg-kl＝ma
则人下落的加速度
所以a-l图像为
b. 由公式
可知图像面积表示 ，v为下落到任一点的速度。
（3）解：由 知，对于质量更大的蹦极者M，图线斜率更小（图中虚线所示）：
人对应的平衡位置更低，所以最低点位置也更低。
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；超重与失重；牛顿运动定律的综合应用
【解析】【分析】（1） 人从A点开始向下做加速度逐渐减小的加速运动，到达平衡位置C时（重力与绳子弹力相等），人的速度达到最大；从平衡位置C继续往下，弹力大于重力，人向下做加速度（向上）逐渐增大的减速运动，直至达到B点时速度降为零。
（2）求出对应物理量的函数关系，结合函数关系求解图像。 可知图像面积表示 ，v为下落到任一点的速度。 由速度位移关系可得对应函数关系。结合函数图象进行分析。
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