一单摆在地面处的摆动周期与在某矿井底部摆动周期的比值为k.设地球的半径为R.假定地球的密度均匀.已知质量均匀分布的球壳对

2个回答

  • 解题思路:利用单摆周期公式和万有引力近似等于其重力,矿井内单摆受到的万有引力可以看作是半径为(R-d)的球体施加的,即可联立求解.

    在地面处,单摆所受万有引力近似等于其重力,即mg=G

    Mm

    R ,

    单摆的在地面的摆动周期T=2π

    L

    g

    设地球密度为ρ,地球的质量M=ρ

    4

    3πR3

    综合以上四得得:T=π

    3L

    GρπR

    质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零,矿井内单摆受到的万有引力可以看作是半径为(R-d)的球体施加的,同理单摆的摆动周期T′=π

    3L

    Gρπ(R-d)

    而单摆在地面处的摆动周期与矿井底部摆动周期之比

    T

    T′=K

    解得:d=R(1-K2

    答;矿井的深度为R(1-K2

    点评:

    本题考点: 单摆.

    考点点评: 本题考查万有引力定律的应用及单摆的周期公式,意在考查对基本物理规律的分析计算能力.