(2008?宜賓模擬)某同學(xué)設(shè)想駕駛一輛由火箭作動力的陸地太空兩用汽車,沿赤道行駛并且汽車相對于地球速度可以任意增加,不計(jì)空氣阻力,當(dāng)汽車速度增加到某一值時,汽車將離開地球成為繞地球做圓周運(yùn)動的“航天汽車”,對此下列說法正確的是(R=6400km,取g=10m/s2)( 。
分析:汽車沿地球赤道行駛時,由重力和支持力的合力提供向心力,由牛頓第二定律分析速度減小時,支持力的變化,再由牛頓第三定律確定壓力的變化.當(dāng)速度增大時支持力為零,汽車將離開地面繞地球圓周運(yùn)動.根據(jù)第一宇宙速度和地球半徑求出“航天汽車”環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動的最小周期為1h.在此“航天汽車”上物體處于完全失重狀態(tài),不能用彈簧測力計(jì)測量物體的重力.
解答:解:A、汽車沿地球赤道行駛時,由重力和支持力的合力提供向心力.設(shè)汽車的質(zhì)量為m,支持力為F,速度為v,地球半徑為R,則由牛頓第二定律得
       mg-F=m
v2
R

   F=mg-m
v2
R

當(dāng)汽車速度v增大時,支持力F減小,則汽車對對地面的壓力減。蔄錯誤.
     B、7.9km/s是第一宇宙速度,當(dāng)汽車速度v=7.9km/s=28440km/h時,汽車將離開地面繞地球做圓周運(yùn)動,成為近地衛(wèi)星.故B正確.
     C、“航天汽車”環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動時半徑越小,周期越小,則環(huán)繞地球附近做勻速圓周運(yùn)動時,周期最小.
最小周期T=
2πR
T
,v=7.9km/s,R=6400km,代入解得T=5087s=1.4h,“航天汽車”環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動的最小周期為1.4h.故C錯誤.
   D、在此“航天汽車”上物體處于完全失重狀態(tài),不能用彈簧測力計(jì)測量物體的重力.但可以測量力的大小,故D錯誤.
故選B
點(diǎn)評:對于第一宇宙速度,是指物體環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動必須具有的速度,當(dāng)物體的速度達(dá)到第一宇宙速度時物體就成為繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星.
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