Question

某物体在地面上受到的重力为160N，将它置于宇宙飞船中，当宇宙飞船以a=[1/2]g的加速度匀加速上升时，上升到某高度时

Answer 1

解题思路：对静止在地球表面的物体进行受力分析，得出物体在地球表面的重力．该物体放在宇宙飞船中，对物体进行受力分析，注意此时物体所受的重力与在地球表面不相等．运用牛顿第二定律求出在航天器中，物体的重力．由于不考虑地球自转的影响，根据万有引力等于重力求出此时宇宙飞船距地面的高度．

对静止在地球表面的物体进行受力分析，物体受重力和弹簧的拉力F．

G₀=mg=F=160N．

其中g为地球表面的重力加速度，取10m/s²

则得出物体质量m=16Kg．

该物体放在宇宙飞船中，对物体进行受力分析，物体受重力和弹簧的拉力T．

宇宙飞船中以a=[g/2]的加速度匀加速竖直向上，根据牛顿第二定律得：

T-G′=ma

由题T=90N，代入解得：G′=10N．

由于不考虑地球自转的影响，根据万有引力等于重力得出：

在地球表面：G₀=G

Mm

R2=160N

在宇宙飞船中：G′=

GMm

r2=10N

得：r=4R=4×6.4×10³km

即此时宇宙飞船距地高度为：h=r-R=3R=3×6.4×10³km=1.92×10⁷m．

答：此时宇宙飞船离地面的距离是1.92×10⁷m．

点评：

本题考点： 万有引力定律及其应用；人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．

考点点评： 把星球表面的物体运动和天体运动结合起来是考试中常见的问题．重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量．