题目内容

【题目】为了迎接太空时代的到来,美国国会通过一项计划:在2050年前建造成太空升降机,就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上,另一端系住升降机,放开绳升降机能达地球上,人坐在升降机里,在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上,已知地球表面的重力加速度g=10m/,地球半径R=6400km.地球自转周期为T。求:

(1)某人在地球表面用体重计称得重800N,站在升降机中,当升降机以加速度a=g(g为地球表面处的重力加速度)垂直地面上升,在某一高度时此人再一次用同一体重计称得重为850N,忽略地球公转的影响,求升降机此时距地面的高度。

(2)如果把绳的一端搁置在同步卫星上,绳的长度至少为多长?(结果用g、R、T表达)

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)对人受力分析,据牛顿第二定律求得某一高度处的重力加速度,再据万有引力与重力加速度的关系求得高度;

(2)据同步卫星所受万有引力充当向心力列式,求得同步卫星离地高度(绳长)。

(1)人的质量

人在升降机中以加速度a=g垂直地面上升时,,解得:

据万有引力与重力加速度的关系得:、

解得:

(2)设H为同步卫星的高度,同步卫星所受万有引力充当向心力,则:

解得:,即绳长为

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