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理论上已经证明:质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体,O为球心,以O为原点建立坐标轴Ox,如图甲所示。一个质量一定的小物体(假设它能够在地球内部移动)在x轴上各位置受到的引力大小用F表示,则图乙所示的四个F随x的变化关系图正确的是
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【答案】A
【解析】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:
,由于地球的质量为
,所以重力加速度的表达式可写成:
.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,
,当r<R时,g与r成正比,当r>R后,g与r平方成反比.所以选项A正确.
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