高中物理:再看高考题,均匀球壳对壳内任一物体的引力为零
一、题目涉及的问题是:物体在矿井下面,其重力加速度已经不再是g=9.8(N/kg)了,而是改变了。
矿井下的地球半径计算值,应该是R-d。最关键的是——此时,M也变了,因为厚度为d的一层的地壳的质量,在计算引力时,是要被去掉的。
应该设地球的密度为ρ,则地球对物体产生引力的部分质量为M=ρV=ρ(4/3)R³
把你的式子变换成:g=(Gρ(4/3)R³)/R²=Gρ(4/3)R
则g‘/g=[Gρ(4/3)(R-d)]/(Gρ(4/3)R)=(R-d)/R=1-d/R
答案选A。
二、关于“球壳对壳内物体引力为0”的问题。
1、题目的求解其实是应用了牛顿证明的一个非常经典的结论:一个质量分布均匀的球壁状物质层,对放在其内部区域的质点不产生重力作用(即质点受此均匀球状物质层引力的合力为零),而对放置在其外部的质点则产生引力作用,而且其作用就像是整个球壁层的质量集中在它的几何中心一样。
2、把球壳看成是等质量的一小块一小块组成的,那么取任意一小块A在关于球心相对称的位置肯定会存在一小块B,现在球心位置的若有一质点m,那么A,B对m的引力大小相等方向相反,故引力为0。假如这个质点不在球心也同理。 具体严格的证明需要用到微积分或者下面的方法。
3、用微元法证明:以物体m所在位置为顶点做两个无限小圆锥,设圆锥1的底面积为S1、半径为r1,圆锥2的底面积为S2、半径为r2,则有S1S2=r21r22.以S1、S2为底取极小的高度Δh,分别对应的体积为V1=S1Δh,V2=S2Δh.设球壳的密度为ρ,则有M1=ρS1Δh,M2=ρS2Δh.根据万有引力定律M1、M2对m的万有引力分别为F1=GM1mr21=GρS1Δhmr21,F2=GM2mr22=GρS2Δhmr22,因S1S2=r21r22,故F1=F2.由于两个对应的小圆锥对m的万有引力都相等,因此质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零.点评微元法是指将研究对象或研究过程分隔成许多微小单元分析,然后再累积起来的方法。
你想想,你在地球表面算引力用的r就是地球半径
在矿井里面算r用的是R-d对吧,就是当成一个半径为(R-d)的球对你吸引。
但你没有考虑,你在矿井里面(进入了地表下深一层),在你外围还有一层地球物质,对你也有吸引力。
但是你学的知识不够处理它,所以题目直接告诉你,这外面一层对你的引力总的来说是零
均匀球壳对壳内任一物体的引力为零
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8、拓宽物理实验和观察经验:物理实验和观察是掌握物理知识的重要途径。建议考生多参加物理实验和观察,培养对实际物理现象的理解和认知。通过实验和观察,可以加深对物理概念和原理的理解,从而更好地应用到高考物理题目中。9、确定问题策略:在高考物理中,策略的选择尤为重要。例如,对于一些需要通过测量来...
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亓变雷米:[答案] 把求壳看成是等质量的一小块一小块组成的,那么取任意一小块A在关于球心相对称的位置肯定会存在一小块B,现在球心位置的若有一质点m,那么A,B对m的引力大小相等方向相反,故引力为0.假如这个质点不在球心也同理.具体严格的证明需要用...
纳雍县17169813787: 为什么质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零 - ?
亓变雷米:[答案] 这里有一个鸡蛋壳 鸡蛋壳见过吧 鸡蛋壳是完美的球体 内部什么也没有 壳没有破损 厚度均匀质量分布一致 能想象出来吧 然后再这个鸡蛋壳里面 如果存在任何东西 不管是什么 只要在壳里 那么这个东西受壳的引力为0 【蛋壳不破损】
纳雍县17169813787: 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引力为零,地球表面处引力 - ?
亓变雷米: B试题分析:设地球的密度为ρ,当物体处于地心时,所受万有引力为零,加速度为零;当距地心距离为时,只有半径为r的球体对其产生万有引力,根据得:,解得,即加速度a与r成正比,由此可判断选项B正确;当时,由得,加速度a与r的平方成反比,故选项B正确.
纳雍县17169813787: 质量均匀的空心球壳对壳内物体的万有引力为什么等于零? - ?
亓变雷米: 问题不完全正确. 只有质量均匀的空心球壳 对位于球体中心的物体的万有引力才等于零. 因为在中心. 物体收到来自周围所有方向的 大小相等 方向相反的力. 所以受力为0 . 希望可以帮到你~
纳雍县17169813787: 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引力为零,地球表面处引力 - ?
亓变雷米: 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=,由于地球的质量为M=,所以重力加速度的表达式可写成:g=. 根据题意有,质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,故在深度为R-r的井底,受到地球的万有引力即为半径等于r的球体在其表面产生的万有引力,g′= 当rR后,g与r平方成反比. 故选:B.
纳雍县17169813787: 为什么质量分布均匀的球壳对壳内物体的万 - ?
亓变雷米: 一个鸡蛋壳 鸡蛋壳见过吧 鸡蛋壳是完美的球体 内部什么也没有 壳没有破损 厚度均匀质量分布一致 能想象出来吧 然后再这个鸡蛋壳里面 如果存在任何东西 不管是什么 只要在壳里 那么这个东西受壳的引力为0.
纳雍县17169813787: 21.假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体.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 - ?
亓变雷米: 由GMm/R^2=mg得 g矿井底部:g地面处=GM/(R-d)^2:GM/R^2=R^2:(R-d)^2
纳雍县17169813787: 为什么质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零 - ?
亓变雷米: 你可以用极限微分思想:将质量均匀的物体分割成无线数量的小块 然后用F= GMm/R^2 每个小块的引力大小都相等 再根据力的矢量合成 结果内部引力为0
纳雍县17169813787: 2012年新课标高考理综物理部分21题怎么做?
亓变雷米: 21你都不会啊!?·····我再看下题昂......哦,确实是个易错题.注意关键句:质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,意思是矿井的底部相当于在一个半径为(R-d)的球的表面,这个球的质量为m,地球质量为M,则:M除以三分之四πR的立方等于m除以三分之四π(R-d)的立方,求得m,再根据黄金替代公示···············
纳雍县17169813787: 一个均匀球壳,对球壳内物质的万有引力为零 - ?
亓变雷米: 对啊,引力互相抵消了 在球心处得引力为0