“洞穴”考察正日益成为野外科考的热点项目，已知某科考队在一较深垂直洞穴的底部测得重力加速度为地表重力加速度的k倍，假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体．已知 - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

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“洞穴”考察正日益成为野外科考的热点项目，已知某科考队在一较深垂直洞穴的底部测得重力加速度为地表重力加速度的k倍，假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体．已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零．则洞穴的深度为（　　）

A．（1-k） R

B．（k-1）R

C．（1-

） R

D．(1-

答案

深度为d的洞穴底部的引力，由半径为R-d的球形部分产生．设地球的密度为ρ，在井底，g′=

G•ρ

π(R-d)3

(R-d)2

在地球表面，g=

G•ρ

πR3

则

g′

R-d

=k
则洞穴的深度d=（1-k）R．故A正确，B、C、D错误
故选A．

核心考点

试题【“洞穴”考察正日益成为野外科考的热点项目，已知某科考队在一较深垂直洞穴的底部测得重力加速度为地表重力加速度的k倍，假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体．已知】；主要考察你对万有引力定律及其应用等知识点的理解。[详细]

举一反三

随着太空技术的飞速发展，地球上的人们登陆其它星球成为可能，假设未来的某一天，宇航员登上某一星球后，测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，而该星球的平均密度与地球的差不多，则该星球质量大约是地球质量的（　　）

A．0.5倍

B．2倍

C．4倍

D．8倍

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一个小球在某星球表面做自由落体运动，测得它在时间t内下落h，由此可知该星球表面的重力加速度是______m/s²；小球在通过最后h/3所经历的时间是t的______倍．

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2008年12月，天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系．研究发现，有一星体S2绕人马座A*做椭圆运动，其轨道半长轴为9.50×10²天文单位（地球公转轨道的半径为一个天文单位），人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上．观测得到S2星的运行周期为15.2年．
（1）若将S2星的运行轨道视为半径r=9.50×10²天文单位的圆轨道，试估算人马座A*的质量M_A是太阳质量M_s的多少倍（结果保留一位有效数字）；
（2）黑洞的第二宇宙速度极大，处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚．由于引力的作用，黑洞表面处质量为m的粒子具有势能为E_p=-G

（设粒子在离黑洞无限远处的势能为零），式中M、R分别表示黑洞的质量和半径．已知引力常量G=6.7×10^-11N•m²/kg²，光速c=3.0×10⁸m/s，太阳质量M_s=2.0×10³⁰kg，太阳半径R_s=7.0×10⁸m，不考虑相对论效应，利用上问结果，在经典力学范围内求人马座A*的半径R_A与太阳半径R_g之比应小于多少（结果按四舍五入保留整数）．

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已知地球的食量大约是M=6.0×10²⁴kg，地球半径为R=6370km，地球表面的重力加速度g=9.8m/s²．求：
（1）地球表面一质量为10kg物体受到的万有引力；
（2）地球表面一质量为10kg物体受到的重力；
（3）比较万有引力和重力的大小．

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已知月球的质量是7.3×10²²kg，半径是1.7×10³km，月球表面的自由落体加速度有多大？（G=6.67×10^-11N•m²/kg²）

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