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假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球质量为M,半径为R,自转的周期为T,引...

假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球质量为M,半径为R,自转的周期为T,引力常量为G。求:

(1)地球同步卫星距离地面的高度H;

(2)地球表面满分5 manfen5.com在两极的重力加速度g;

(3)地球表面在赤道的重力加速度g0

 

(1)(2)(3) 【解析】 试题分析:(1)假设一颗质量为m1的同步卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为R+H。 根据牛顿第二定律有(万有引力提供向心力) 所以 (3分) (2)因为在两极地球自转的半径为零,因此物体所受的重力与地球对物体的万有引力相等。设在地球极点处一物体的质量为m2。则有 所以 (3分) (3)方法一: 假设一个质量为m3的物体放在赤道地面,由于物体随地球自转,需要一个向心力,这个向心力由万有引力与地面对物体支持力的合力提供,即有。 而这个物体静止在地面上,我们可以认为,所以有 所以…………(3分) 方法二: 重力是万有引力的分力。如图1,当某物体在地球表面时,由于物体要随地球一起自转(做匀速圆周运动,轨迹为所处的纬度线,圆心为O2),万有引力F万的分力提供物体做圆周运动所需的向心力F向;万有引力F万的另一个分力就是我们所说的重力G。 图1 图2 当物体所处的纬度不同时,物体随地球自转的轨道半径r不同,而地球自转的角速度ω是不变的,因为,所以F向会随纬度不同而变化;如果将地球视为均匀球体,则地球对该物体的万有引力F万不变,则万有引力F万的另一个分力——重力G会相应发生变化。具体来说,物体离赤道越近,物体做圆周运动的轨道半径r越大,F向越大,物体的重力G就越小,此处的重力加速度g0就越小;物体离极点越近,r越小,F向越小,G越小,g0越小。(从赤道到两极,同一物体所受的重力越来越大,重力加速度越来越大。) 注:实际情况中,F向相对万有引力来说很小(在图中F向应该很短为了能看清楚,故意画长了),物体的重力G与万有引力F万是很接近的,所以很多情况下,我们可以认为(方向也很接近)。 在题中,当物体在赤道上时,F万、F向和G是在同一直线上的,如图2。则三者之间的数值可表示为,也就是,由此式可求得。 考点:考查了万有引力定律的应用  
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考点分析:
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代表符号

L0

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

钩码质量m/g

0

100

200

300

400

500

600

700

刻度尺的刻度x/cm

11.70

13.40

15.10

 

18.6

20.30

22.10

24.05

(1)上表中有一个数值在记录时有误,它的代表符号是_____。

(2)实验中,代表符号为L3的数值还没有测定,请你根据图2将这个测量值填入记录表中。

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(3)该同学认为可以通过绘制x-m图线来分析实验数据。他根据实验数据在图3中标出了L0、L1、L2和L4、L5、L6、L7对应的坐标点,请你在该图中标出L3对应的坐标点,并画出x-m图线。

(4)根据x-m图线可计算出该弹簧的劲度系数为________N/m。(结果保留三位有效数字)

 

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