“大自然每個(gè)領(lǐng)域都是美妙絕倫的.”隨著現(xiàn)代科技發(fā)展,人類(lèi)不斷實(shí)現(xiàn)著“上天入地”的夢(mèng)想,但是“上天容易入地難”,人類(lèi)對(duì)腳下的地球還有許多未解之謎.地球可看作是半徑為R的球體.
(1)以下在計(jì)算萬(wàn)有引力時(shí),地球可看作是質(zhì)量集中在地心的質(zhì)點(diǎn).
a.已知地球兩極的重力加速度為g1,赤道的重力加速度為g2,求地球自轉(zhuǎn)的角速度ω;
b.某次地震后,一位物理學(xué)家通過(guò)數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)地球的半徑和質(zhì)量以及兩極的重力加速度g1都沒(méi)變,但赤道的重力加速度由g2略微減小為g3,于是他建議應(yīng)該略微調(diào)整地球同步衛(wèi)星的軌道半徑.請(qǐng)你求出同步衛(wèi)星調(diào)整后的軌道半徑r'與原來(lái)的軌道半徑r之比r′r.
(2)圖1是地球內(nèi)部地震波隨深度的分布以及由此推斷出的地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖.在古登堡面附近,橫波(S)消失且縱波(P)的速度與地表處的差不多,于是有人認(rèn)為在古登堡面附近存在著很薄的氣態(tài)圈層,為了探究氣態(tài)圈層的壓強(qiáng),兩位同學(xué)提出了以下方案.
甲同學(xué)的方案:如圖2所示,由于地球的半徑非常大,設(shè)想在氣態(tài)圈層的外側(cè)取一底面積很小的柱體,該柱體與氣態(tài)圈層的外表面垂直.根據(jù)資料可知古登堡面的半徑為R1,氣態(tài)圈層之外地幔及地殼的平均密度為ρ,平均重力加速度為g,地球表面的大氣壓強(qiáng)相對(duì)于該氣態(tài)圈層的壓強(qiáng)可忽略不計(jì).
乙同學(xué)的方案:設(shè)想在該氣態(tài)圈層內(nèi)放置一個(gè)正方體,并且假定每個(gè)氣體分子的質(zhì)量為m,單位體積內(nèi)的分子數(shù)為n,分子大小可以忽略,其速率均相等,且與正方體各面碰撞的機(jī)會(huì)均等,與各面碰撞前后瞬間,分子的速度方向都與各面垂直,且速率不變.根據(jù)古登堡面附近的溫度可推知?dú)怏w分子運(yùn)動(dòng)的平均速率為v.
請(qǐng)你選擇其中的一種方案求出氣態(tài)圈層的壓強(qiáng)p.
r
′
r
【考點(diǎn)】萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系(黃金代換).
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:180引用:2難度:0.3
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1.假設(shè)你經(jīng)努力學(xué)習(xí)和刻苦訓(xùn)練后成為中國(guó)登月第一人,你站在半徑為R的月球表面,從到月球表面高度為h處將一個(gè)小球由靜止釋放,經(jīng)過(guò)時(shí)間t,小球落到月球表面。不考慮月球的自轉(zhuǎn),引力常量為G。求:
(1)月球表面的重力加速度g;
(2)月球的質(zhì)量M。發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:27引用:1難度:0.5 -
2.2007年10月24日我國(guó)成功發(fā)射了“嫦娥一號(hào)”繞月衛(wèi)星.我國(guó)計(jì)劃2020年實(shí)現(xiàn)載人登月.若你通過(guò)努力學(xué)習(xí)、刻苦訓(xùn)練有幸成為中國(guó)登月第一人,而你為了測(cè)定月球表面附近的重力加速度進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):在距月球表面高度h=20m處讓一個(gè)小球由靜止開(kāi)始自由下落,下落的時(shí)間為t=5s.則( )
發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:6引用:1難度:0.7 -
3.假設(shè)你經(jīng)過(guò)刻苦學(xué)習(xí)與訓(xùn)練后,成為我國(guó)登月的第一人。你站在半徑為R的月球表面,用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得質(zhì)量為m的小球所受重力的大小為F。引力常量為G,不考慮月球的自轉(zhuǎn)。
(1)求月球的質(zhì)量M及其第一宇宙速度v;
(2)若你在距月球水平表面高度為h處,以大小為v0的速度沿水平方向拋出該小球,求該小球落到月球表面上的位置與拋出點(diǎn)間的水平距離x。發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:44引用:1難度:0.5
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