我們已經(jīng)學(xué)過(guò)了關(guān)于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間萬(wàn)有引力的大小是F=GMmr2。在某些特殊情況下,非質(zhì)點(diǎn)之間的萬(wàn)有引力計(jì)算,我們可以利用下面兩個(gè)結(jié)論,快速有效地解決。
a.若質(zhì)點(diǎn)m放置在質(zhì)量分布均勻的大球殼M(球殼的厚度也均勻)的空腔之內(nèi),那么m和M之間的萬(wàn)有引力總是為零。
b.若質(zhì)點(diǎn)m放置在質(zhì)量分布均勻的大球體M之外(r≥r0),那么它們之間的萬(wàn)有引力F=GMmr2,式中的r為質(zhì)點(diǎn)m到球心之間的距離;r0為大球體的半徑。
假設(shè)地球可視為一個(gè)質(zhì)量分布均勻且密度為ρ的球體,通過(guò)地球的南北兩極之間能夠打通一個(gè)如圖1所示的真空隧道。若地球的半徑為R,萬(wàn)有引力常數(shù)為G,把一個(gè)質(zhì)量為m的小球從北極的隧道口由靜止釋放后,小球能夠在隧道內(nèi)運(yùn)動(dòng)。求:
(1)小球運(yùn)動(dòng)到距地心0.5R處的加速度大小a;
(2)在圖2中畫出質(zhì)量為m的小球所受引力F與小球到球心之間的距離r的圖像;
(3)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度vm。
F
=
GM
m
r
2
F
=
GM
m
r
2
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:304引用:1難度:0.5
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