某物体在地面上受到的重力为160N,将它置于宇宙飞船中,当宇宙飞船以a=g2的加速度加速上升时,在某高度处物体对飞船中支持面的压力为90N,试求此时宇宙飞船离地面的距离是多少?(已知地球半径R=6.4×103 km,取g=10m/s2)

问题描述:

某物体在地面上受到的重力为160N,将它置于宇宙飞船中,当宇宙飞船以a=

g
2
的加速度加速上升时,在某高度处物体对飞船中支持面的压力为90N,试求此时宇宙飞船离地面的距离是多少?(已知地球半径R=6.4×103 km,取g=10m/s2

对静止在地球表面的物体进行受力分析,物体受重力和弹簧的拉力F.
G0=mg=F=160N.
其中g为地球表面的重力加速度,取10m/s2
则得出物体质量m=16Kg.
该物体放在宇宙飞船中,对物体进行受力分析,物体受重力和弹簧的拉力T.
宇宙飞船中以a=

g
2
的加速度匀加速竖直向上,根据牛顿第二定律得:
T-G′=ma
由题T=90N,代入解得:G′=10N.
由于不考虑地球自转的影响,根据万有引力等于重力得出:
在地球表面:G0=G
Mm
R2
=160N
在宇宙飞船中:G′=
GMm
r2
=10N
所以r=4R=4×6.4×103km
即此时宇宙飞船距地高度为:h=r-R=3R=3×6.4×103km=1.92×107m.
答:此时宇宙飞船离地面的距离是1.92×107m.
答案解析:对静止在地球表面的物体进行受力分析,得出物体在地球表面的重力.该物体放在宇宙飞船中,对物体进行受力分析,注意此时物体所受的重力与在地球表面不相等.运用牛顿第二定律求出在航天器中,物体的重力.由于不考虑地球自转的影响,根据万有引力等于重力求出此时宇宙飞船距地面的高度.
考试点:万有引力定律及其应用.
知识点:把星球表面的物体运动和天体运动结合起来是考试中常见的问题.重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量.