放置在水平平臺上的物體,其表觀重力在數(shù)值上等于物體對平臺的壓力,方向與壓力的方向相同。微重力環(huán)境是指系統(tǒng)內(nèi)物體的表觀重力遠小于其實際重力(萬有引力)的環(huán)境。此環(huán)境下,物體的表觀重力與其質(zhì)量之比稱為微重力加速度。
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(1)如圖1所示,中國科學(xué)院力學(xué)研究所微重力實驗室落塔是我國微重力實驗的主要設(shè)施之一,實驗中落艙可采用單艙和雙艙兩種模式進行。已知地球表面的重力加速度為g。
①單艙模式是指讓固定在單艙上的實驗平臺隨單艙在落塔中自由下落實現(xiàn)微重力環(huán)境。若艙體下落時,受到的阻力恒為艙體總重力的0.01倍,求單艙中的微重力加速度的大小g1。
②如圖2所示,雙艙模式是采用內(nèi)外雙艙結(jié)構(gòu),實驗平臺固定在內(nèi)艙中,實驗時讓雙艙同時下落。落體下落時受到的空氣阻力可表示為f=kpv2,式中k為由落體形狀決定的常數(shù),ρ為空氣密度,v為落體相對于周圍空氣的速率。若某次實驗中,內(nèi)艙與艙內(nèi)物體總質(zhì)量為m1,外艙與艙內(nèi)物體總質(zhì)量為m2(不含內(nèi)艙)。某時刻,外艙相對于地面的速度為v1,內(nèi)艙相對于地面的速度為v2,它們所受空氣阻力的常數(shù)k相同,外艙中與外部環(huán)境的空氣密度相同,不考慮外艙內(nèi)空氣對外艙自身運動的影響。求此時內(nèi)艙與外艙中的微重力加速度之比g2:g3。
(2)環(huán)繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星內(nèi)部也存在微重力環(huán)境。其產(chǎn)生原因簡單來說是由于衛(wèi)星實驗艙不能被看作質(zhì)點造成的,只有在衛(wèi)星的質(zhì)心(質(zhì)點系的質(zhì)量中心)位置,萬有引力才恰好等于向心力。已知某衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,其質(zhì)心到地心的距離為r,假設(shè)衛(wèi)星實驗艙中各點繞圖3中地球運動的角速度均與質(zhì)心一致,請指出衛(wèi)星質(zhì)心正上方(遠離地心一側(cè))距離質(zhì)心Δr處的微重力加速度g4的方向,并求g4與該衛(wèi)星質(zhì)心處的向心加速度an的比值。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
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發(fā)布:2024/9/25 2:0:2組卷:142引用:1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處將一個小球由靜止釋放,經(jīng)過時間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日我國成功發(fā)射了“嫦娥一號”繞月衛(wèi)星.我國計劃2020年實現(xiàn)載人登月.若你通過努力學(xué)習(xí)、刻苦訓(xùn)練有幸成為中國登月第一人,而你為了測定月球表面附近的重力加速度進行了如下實驗:在距月球表面高度h=20m處讓一個小球由靜止開始自由下落,下落的時間為t=5s.則( )
A.月球表面的重力加速度大小為1.6m/s2 B.月球表面的重力加速度大小為8m/s2 C.小球落到月球表面時的瞬時速度大小為8m/s D.小球落到月球表面時的瞬時速度大小為49m/s 發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:6引用:1難度:0.7 -
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(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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