(2011•石家庄一模)(A选做) 宇航员登上某一星球并在该星球表面做实验,用一根不可伸缩的轻绳跨过轻质定滑轮

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  • 解题思路:(1)对整体以及隔离对宇航员受力分析,根据牛顿第二定律求出重力加速度的大小.

    (2)根据密度公式以及万有引力等于重力这一理论,求出星球的平均密度和地球的平均密度之比.

    (1)设宇航员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F,对他和吊椅整体进行受力分析如图所示,则有:

    2F-(m1+m2)g=(m1+m2)a

    设吊椅对宇航员的支持力为FN,压力为FN′,根据牛顿第三定律得:FN=FN′.

    对宇航员,由牛顿第二定律得,F+FN-m1g=m1a

    代入数据解得g=6m/s2

    (2)由星球密度ρ=

    M

    4

    3πR3和

    GMm′

    R2=m′g得,

    该星球的平均密度与地球的平均密度之比

    ρ

    ρ0=

    gR0

    g0R,

    代入数值解得

    ρ

    ρ0=

    16

    25=0.64.

    答:(1)星球表面的重力加速度为6m/s2

    (2)该星球的平均密度与地球的平均密度之比0.64.

    点评:

    本题考点: 万有引力定律及其应用;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律.

    考点点评: 解决本题的关键能够正确地受力分析,运用牛顿第二定律进行求解,注意整体法和隔离法的运用.