物体在地面上受重力160N,将它置于卫星中,当卫星在以加速度a=g2匀加速上升到某高度处,物体与卫星中水平支持物相互挤压的力为90N,求此时卫星离地心的距离.(重力加速度g取10m/s2,地球半径R取6.4×103km)

问题描述:

物体在地面上受重力160N,将它置于卫星中,当卫星在以加速度a=

g
2
匀加速上升到某高度处,物体与卫星中水平支持物相互挤压的力为90N,求此时卫星离地心的距离.(重力加速度g取10m/s2,地球半径R取6.4×103km)

地面重力加速度g=10m/s2,所以可知地面上受重力为160N的物体其质量m=16kg,在卫星上升过程中某位置受到水平支持物的弹力N=90N,重力mg′,合力产生加速度为

g
2
根据牛顿第二定律得:
N-mg′=ma可得该位置的重力加速度:
g′=
N−ma
m
90−16×
10
2
16
m/s2
5
8
m/s2

又据重力和万有引力相等有:
在地面:mg=
GM
R2
m
卫星所处位置mg′=
GM
r2
m
所以可得:r=
GM
g′
gR2
g′
=4R=2.56×104km

答:此时卫星离地心的距离r=2.56×104km.
答案解析:根据地面重力加速度可以求出物体的质量m,在卫星上升过程中对质量为m的物体进行受力分析,根据牛顿第二定律求出卫星所处位置的重力加速度,根据有引力产生加速度从而求出卫星距地面的高度.
考试点:万有引力定律及其应用.

知识点:本题是万有引力定律与牛顿第二定律的综合,关键要抓住重力与万有引力近似相等的关系进行分析