Question

【題目】已知地球質(zhì)量為M，自轉(zhuǎn)周期為T，萬(wàn)有引力常量為G．將地球視為半徑為R、質(zhì)量分布均勻的球體，不考慮空氣的影響．若把一質(zhì)量為m的物體放在地球表面的不同位置，由于地球自轉(zhuǎn)，它對(duì)地面的壓力會(huì)有所不同．

（1）若把物體放在北極的地表，求該物體對(duì)地表的壓力F1的大小；

（2）若把物體放在赤道的地表，求該物體對(duì)地表的壓力F2的大小；

（3）若把物體放在赤道的地表，請(qǐng)你展開想象的翅膀，假想地球的自轉(zhuǎn)不斷加快，當(dāng)該物剛好“飄起來(lái)”時(shí)，求此時(shí)地球的“一天”T的表達(dá)式．

Answer 1

【答案】F

【解析】試題分析：（1）當(dāng)物體放在北極的地表時(shí)，萬(wàn)有引力與支持力相平衡，根據(jù)平衡條件列式求解支持力，根據(jù)牛頓第三定律求解壓力；

（2）當(dāng)物體放在赤道的地表時(shí)，萬(wàn)有引力與支持力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律列式求解支持力，根據(jù)牛頓第三定律列式求解壓力；

（3）物體剛好“飄起來(lái)”時(shí)，重力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律列式求解．

解：（1）當(dāng)物體放在北極的地表時(shí)，萬(wàn)有引力與支持力相平衡，有：

=

根據(jù)牛頓第三定律，該物體對(duì)地表的壓力：

=

（2）當(dāng)物體放在赤道的地表時(shí)，萬(wàn)有引力與支持力的合力提供向心力，有：

﹣=…①

根據(jù)牛頓第三定律，該物體對(duì)地表的壓力：

F2=F2ˊ…②

聯(lián)立①②得：

F2=

（3）物體剛好“飄起來(lái)”時(shí)，即F2=0，則有：

解得：

答：（1）若把物體放在北極的地表，求該物體對(duì)地表的壓力F1的大小為；

（2）若把物體放在赤道的地表，該物體對(duì)地表的壓力F2的大小為；

（3）此時(shí)地球的“一天”T的表達(dá)式為．