如圖6-3-3所示,在半徑為R、質(zhì)量為M的鉛球中,挖出一個(gè)半徑為的球形空穴.在距球心Od的地方,有一個(gè)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn).求兩者之間的萬(wàn)有引力.

圖6-3-3

本題考查對(duì)萬(wàn)有引力定律的靈活應(yīng)用.解決問(wèn)題的思路是首先設(shè)法將鉛球重新填滿.
因?yàn)槿f(wàn)有引力定律公式,只能直接適用于質(zhì)點(diǎn)之間,或者勻質(zhì)球體之間,或者勻質(zhì)球體與質(zhì)點(diǎn)之間的萬(wàn)有引力的計(jì)算.鉛球挖去一部分之后,不再是勻質(zhì)球體,故不能直接運(yùn)用公式計(jì)算它與質(zhì)點(diǎn)之間的萬(wàn)有引力.
如果將從鉛球挖去的小球重新補(bǔ)填回空穴中,則完整鉛球?qū)|(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力為

這樣,質(zhì)點(diǎn)與空穴鉛球之間的萬(wàn)有引力將因此而增加,并且增加的萬(wàn)有引力等于填入的小鉛球(質(zhì)量設(shè)為M′)對(duì)質(zhì)點(diǎn)的引力.

設(shè)鉛的密度為ρ,則填入的小球質(zhì)量為:
M
所以,空穴鉛球與質(zhì)點(diǎn)之間的萬(wàn)有引力為:
.
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??
A.2F?B.4F??C.8F?D.16F

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