火箭内的实验平台上放有质量为18kg的测试仪器,火箭从地面起动后,以加速度a=[g/2]竖直匀加速上升,g=10m/s2
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解题思路:(1)对仪器进行受力分析,它受到地球重力和平台对它的支持力,根据牛顿第二定律由仪器的加速度求出仪器所受的合外力,再根据受力分析求平台对仪器的支持力,最后由牛顿第三定律求解仪器对平台的压力;(2)火箭升至地面高度为地球半径的一半时,根据万有引力求出此时地球的重力加速度,再根据牛顿第二定律求出平台对仪器的压力,再根据牛顿第三定律求出仪器对平台的压力.

(1)以仪器为研究对象进行受力分析,平台对仪器的支持力N和地球的重力mg,合力产生仪器与火箭一起向上的加速度,根据牛顿第二定律有:N-mg=ma,

得平台对仪器的支持力为:N=mg+ma=m(g+a)=m•

3

2g=18×

3

2×10N=270N

根据牛顿第三定律有此时仪器对平台的压力为270N;

(2)在地球表面重力与万有引力相等,故有:G

mM

R2=mg…①

所以在离地高度为地球半径一半处有:G

mM

(R+h)2=mg′…②

由①和②式可得:此处的重力加速度为:g′=

R2

(R+h)2g=

R2

(R+

R

2)2g=

4

9g

再根据牛顿第二定律有:N′-mg′=ma

得平台对仪器的支持力为:N′=mg′+ma=m(g′+

g

2)=18×(

4

9×10+

10

2)N=170N

根据牛顿第三定律知,仪器对平台的压力为170N.

答:(1)仪器对平台的压力为270N;

(2)火箭升至地面的高度为地球半径的一半,即h=[R/2]时,测试仪器对实验平台的压力是170N.

点评:

本题考点: 牛顿第二定律;物体的弹性和弹力.

考点点评: 此题考查有关万有引力的计算题,注重对物体受力分析和万有引力结合,注意重力加速度和火箭运动加速度的方向,灵活使用万有引力公式换算即可得到正确结果,此题为中档题.

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