設(shè)地球是一個(gè)密度均勻的球體,已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零,如果沿地球的直徑挖一條隧道,將物體從此隧道一端由靜止釋放剛好運(yùn)動(dòng)到另一端(如圖所示),不考慮阻力,在此過程中關(guān)于物體的運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象可能是( 。
A.B.C.D.

如果物體在距地心為r處(r≤R),那么這個(gè)物體只會(huì)受到以地心為球心、以r為半徑的那部分球體的萬有引力,
而距地心為r到R之間的物質(zhì)對(duì)物體作用力的合力為零.物體掉入隧道之后,不是做自由落體運(yùn)動(dòng).
設(shè)物體的質(zhì)量為m,地球密度為ρ,以半徑為r的那部分球體的質(zhì)量為M,距地心r處的重力加速度為g,
則M=
4
3
πr3ρ,
GMm
r2
=mg,得
g=
GMm
r2
=
4
3
πρGr. ①
由于物體掉入隧道之后,r在變化,由①式可知g也在變化,且離地心越近g越小,在地心處g=0.所以物體不是做自由落體運(yùn)動(dòng).
考慮到方向,有g(shù)=-
4
3
πρGr,即物體的加速度g與位移r大小成正比、方向相反,所以物體在隧道中的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng).
故選C.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

物體在萬有引力場中具有的勢(shì)能叫做引力勢(shì)能.取兩物體相距無窮遠(yuǎn)時(shí)的引力勢(shì)能為零,一個(gè)質(zhì)量為m0的質(zhì)點(diǎn)距離質(zhì)量為M0的引力源中心為r0時(shí).其引力勢(shì)能Ep=-
GM0m0
r0
(式中G為引力常數(shù)),一顆質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星以圓形軌道環(huán)繞地球飛行,已知地球的質(zhì)量為M,由于受高空稀薄空氣的阻力作用.衛(wèi)星的圓軌道半徑從r1逐漸減小到r2.若在這個(gè)過程中空氣阻力做功為Wf,則在下面給出的Wf的四個(gè)表達(dá)式中正確的是( 。
A.Wf=-
GMm
2
1
r1
-
1
r2
B.Wf=-
GMm
2
1
r2
-
1
r1
C.Wf=-
GMm
3
1
r1
-
1
r2
D.Wf=-
2GMm
3
1
r2
-
1
r1

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

1772年,法籍意大利數(shù)學(xué)家拉格朗日推斷出:兩個(gè)質(zhì)量相差懸殊的天體(如太陽和地球)所在同一平面上有5個(gè)點(diǎn),如圖中的L1、L2、L3、L4、L5,人們稱為拉格朗日點(diǎn),由于這五個(gè)點(diǎn)特殊性,已經(jīng)成為各個(gè)航天大國深空探測所爭奪的地方.2012年8月25日23時(shí)27分,經(jīng)過77天的飛行,“嫦娥二號(hào)”在世界上首次實(shí)現(xiàn)從月球軌道出發(fā),受控準(zhǔn)確進(jìn)入距離地球約150萬公里遠(yuǎn)的太陽與地球引力平衡點(diǎn)拉格朗日L2點(diǎn)的環(huán)繞軌道.拉格朗日L2點(diǎn)位于太陽和地球連線的延長線上,“嫦娥二號(hào)”位于該點(diǎn),在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是(  )
A.“嫦娥二號(hào)”繞太陽運(yùn)動(dòng)周期和地球繞太陽運(yùn)動(dòng)周期相等
B.“嫦娥二號(hào)”在該點(diǎn)處于平衡狀態(tài)
C.“嫦娥二號(hào)”所需向心力不可能僅由太陽的引力提供
D.“嫦娥二號(hào)”的繞太陽運(yùn)動(dòng)的向心加速度大于地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的向心加速度

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

繼神秘的火星之后,土星也成了世界關(guān)注的焦點(diǎn).經(jīng)過近7年時(shí)間,2億千米在太空中風(fēng)塵仆仆的穿行后,美航天局和歐航天局合作研究出“卡西尼”號(hào)土星探測器于美國東部時(shí)間6月30日(北京時(shí)間7月1日)抵達(dá)預(yù)定軌道,開始“拜訪”土星及其衛(wèi)星家族.這是人類首次針對(duì)土星及其31顆已知衛(wèi)星最詳盡的探測.若“卡西尼”號(hào)土星探測器進(jìn)入土星飛行的軌道,在離土星表面高h(yuǎn)的圓形軌道上繞土星飛行,環(huán)繞n周飛行時(shí)間為t,求
(1)土星的質(zhì)量;
(2)忽略土星自轉(zhuǎn)的影響,求土星表面的重力加速度.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

某天體在萬有引力作用下繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)半徑變?yōu)樵瓉淼?倍,下列說法正確的是( 。
A.根據(jù)Fn=m
v2
r
,可知向心力變?yōu)樵瓉淼?span mathtag="math" >
1
2
B.根據(jù)Fn=G
Mm
r2
,可知向心力變?yōu)樵瓉淼?span mathtag="math" >
1
4
C.根據(jù)Fn=mvω,可知向心力沒有發(fā)生變化
D.根據(jù)Fn=mω2r,可知向心力變?yōu)樵瓉淼?倍

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

甲、乙兩個(gè)行星的質(zhì)量之比為81:1,兩行星的半徑之比為36:1.則:
(1)兩行星表面的重力加速度之比;
(2)兩行星的第一宇宙速度之比.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

11月6日11時(shí)35分,北京航天飛行控制中心對(duì)“嫦娥”成功實(shí)施了第二次近月制動(dòng),衛(wèi)星順利進(jìn)入周期為3.5小時(shí)的環(huán)月小橢圓軌道(以月球?yàn)榻裹c(diǎn)).衛(wèi)星遠(yuǎn)月點(diǎn)高度由8600公里降至1700公里,近月點(diǎn)高度是200公里,月球的半徑約是1800公里,此時(shí)小橢圓軌道的離心率是______.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

經(jīng)長期觀測,人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”,“雙星系統(tǒng)”由兩顆相距較近的恒星組成,每個(gè)恒星的線度遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離,而且雙星系統(tǒng)一般遠(yuǎn)離其他天體.如圖所示,兩顆星球組成的雙星,在相互之間的萬有引力作用下,繞連線上的O點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng).現(xiàn)測得兩顆星之間的距離為L,質(zhì)量之比為m1:m2=3:2.則可知( 。
A.m1、m2做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比為3:2
B.m1、m2做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比為2:3
C.m2做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為
2
5
L
D.m1做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為
2
5
L

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

美國字航局2011年12月5日宜布,他們發(fā)現(xiàn)了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星—“開普勒一226”,其直徑約為地球的2.4倍。至今其確切質(zhì)量和表面成分仍不清楚,假設(shè)該行星的密度和地球相當(dāng),根據(jù)以上信息。估算該行星的第一宇宙速度等于:(     )
A.3.3×103m/s B.7.9×103m/s C.1.2×104m/s D.1.9×104m/s

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