21.人类向宇宙空间发展最具可能的是在太阳系内地球附近建立“太空城”.设想中的一个圆柱形太空城,其外壳为金属材料,长1600 m,直径200 m,内壁沿纵向分隔成6个部分,窗口和人造陆地交错分布,陆地上覆盖1.5 m厚的土壤,窗口外有巨大的铝制反射镜,可调节阳光的射入,城内部充满空气,太空城内的空气、水和土壤最初可从地球和月球运送,以后则在太空城内形成与地球相同的生态环境.为了使太空城内的居民能如地球上一样具有“重力”,以适应人类在地球上的行为习惯,太空城将在电力的驱动下,绕自己的中心轴以一定的角速度转动。如图为太空城垂直中心轴的截面,以下说法正确的有( )
A、太空城内物体做匀速圆周运动,向心力指向圆心,故其所受的“重力”一定通过垂直中心轴截面的圆心且向外,故A正确;
B、太空城内物体做匀速圆周运动,人随太空城自转所需的向心力由人造陆地对人的支持力提供,故B正确;
C、天平的测量原理是等臂杠杆,故太空城内的居民可以运用天平准确测出质量,故C错误;
D、等效重力等于向心力,故:G′=mrω2,故太空城绕自己的中心轴转动的角速度越大,太空城的居民受到的“重力”越大,故D正确;故选:ABD。
太空城内物体做匀速圆周运动,支持力提供向心力;以太空城为参考系,人感觉有等效的重力,等于支持力。
本题是非惯性系问题,明确太空城内的等效重力等于太空城内物体对地面的压力,结合牛顿第二定律和向心力公式列式求解。