假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体,其密度为ρ.一矿井深度为d.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零.矿井底部的重力加速度大小为(万有引力常量G已知)( ) A.43ρ
问题描述:
假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体,其密度为ρ.一矿井深度为d.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零.矿井底部的重力加速度大小为(万有引力常量G已知)( )
A.
ρπG(R-d)4 3
B.
ρπG(R-d)24 3
C.
ρπG(R-d)34 3
D. 0
答
令地球的密度为ρ,则在地球表面,重力和地球的万有引力大小相等,有:g=G
,由于地球的质量为:M=ρM R2
πR3,所以重力加速度的表达式可写成:g=4 3
=GM R2
=Gρ
πR3
4 3 R2
πGρR.4 3
根据题意有,质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,固在深度为d的井底,受到地球的万有引力即为半径等于(R-d)的球体在其表面产生的万有引力,故井底的重力加速度g′=
πGρ(R−d)4 3
故A正确、BCD错误.
故选:A.