如图(a),若将小球从弹簧原长处由静止释放,其在地球与某球…——2024 高考物理第 7 题答案解析

2024_省自主命题(辽宁)

2024 辽宁 第 7 题 单选题 区分题
2024_省自主命题(辽宁)

7. 如图(a),若将小球从弹簧原长处由静止释放,其在地球与某球体天体表面做简谐运动的图像如(b),设地球,该天体的平均密度分别为 $\rho _ { 1 }$ 和 $\rho _ { 2 }$ 。地球半径是该天体半径的n倍。 $\frac { \rho _ { 1 } } { \rho _ { 2 } }$ 的值为(  )

图(a) 图(b)

A. $2 n$
B. $\frac { n } { 2 }$
C. $\frac { 2 } { n }$
D. $\frac { 1 } { 2 n }$
参考答案

C

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【答案】C

【解析】

<sub>【详解】设地球表面的重力加速度为</sub>g<sub>,某球体天体表面的重力加速度为</sub> $g ^ { \prime }$ ,弹簧的劲度系数为k,根据简谐运动的对称性有

$$ k \cdot 4 A - m g = m g $$

$$ k \cdot 2 A - m g ^ {\prime} = m g ^ {\prime} $$

可得

$$ g = \frac {2 k A}{m} $$

$$ g ^ {\prime} = \frac {k A}{m} $$

可得

$$ \frac {g}{g ^ {\prime}} = 2 $$

设某球体天体的半径为R,在星球表面,有

$$ G \frac {\rho_ {1} \cdot \frac {4}{3} \pi (n R) ^ {3} \cdot m}{(n R) ^ {2}} = m g $$

$$ G \frac {\rho_ {2} \cdot \frac {4}{3} \pi R ^ {3} \cdot m}{R ^ {2}} = m g ^ {\prime} $$

联立可得

$$ \frac {\rho_ {1}}{\rho_ {2}} = \frac {2}{n} $$

故选 C。

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