Question

（2008?湖北模拟）某同学设想驾驶一辆由火箭作为动力的陆地太空两用汽车在赤道沿地球自转方向行驶，汽车的行驶速度可以任意增加，当汽车的速度增加到某值v（相对地面）时，汽车与地面分离成为绕地心做圆周运动的“航天汽车”，对此下列说法正确的是（不计空气阻力，取地球的半径R=6400km，g=10m/s²）（　　）

A．汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大

B．在此“航天汽车”上弹簧测力计无法测量力的大小

C．汽车离开地面时v值大小为8.0km/s

D．“航天汽车”绕地心做圆周运动的线速度大小为8.0km/s

Answer 1

分析：汽车沿地球赤道行驶时，由重力和支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律分析速度减小时，支持力的变化，再由牛顿第三定律确定压力的变化．当速度增大时支持力为零，汽车将离开地面绕地球圆周运动．根据第一宇宙速度和地球半径求出“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1h．在此“航天汽车”上物体处于完全失重状态，不能用弹簧测力计测量物体的重力．

解答：解：A、汽车沿地球赤道行驶时，由重力和支持力的合力提供向心力．设汽车的质量为m，支持力为F，速度为v，地球半径为R，则由牛顿第二定律得
mg-F=m

v2

R

得 F=mg-m

v2

R

当汽车速度v增大时，支持力F减小，则汽车对对地面的压力减小．故A错误．
B、在此“航天汽车”上物体处于完全失重状态，不能用弹簧测力计测量物体的重力．但可以测量力的大小，故B错误．
C、D，7.9km/s≈8km/s是第一宇宙速度，当汽车速度v=8km/s时，汽车将离开地面绕地球做圆周运动，成为近地卫星．故CD正确．
故选CD

点评：对于第一宇宙速度，是指物体环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度，当物体的速度达到第一宇宙速度时物体就成为绕地球运行的卫星．