如图5-3所示,一个质量为M的小车置于光滑水平面。一端用轻杆AB固定在墙上,一个质量为m的木块C置于车上时的初速度为v0。因摩擦经t秒木块停下,(设小车足够长)
题型:不详难度:来源:
如图5-3所示,一个质量为M的小车置于光滑水平面。一端用轻杆AB固定在墙上,一个质量为m的木块C置于车上时的初速度为v0。因摩擦经t秒木块停下,(设小车足够长),求木块C和小车各自受到的冲量。 |
答案
答案是木块C的冲量为mv0,方向向右。小车的冲量为零。 |
解析
【错解分析】错解:以木块C为研究对象,水平方向受到向右的摩擦力f,以v0)。为正方向,由动量定理有: -ft =" 0" = mv0所以I木=" ft" = mv0 所以,木块C受的冲量大小为mv0,方向水平向右。 又因为小车受到的摩擦力水平向左,大小也是f(牛顿第三定律)。所以小车受到的冲量I车=" ft" = mv0,大小与木块受到的冲量相等方向相反,即水平向左。 主要是因为对动量定理中的冲量理解不深入,动量定理的内容是:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化量。数学表达式为I合=P2-P1,等式左侧的冲量应指合外力的冲量。在上述解答中,求木块C受到的冲量为mv0是正确的。因为C受到的合外力就是f (重力mg与支持力N互相平衡),但小车的冲量就错了。因为小车共受5个力:重力Mg,压力N=mg,支持力N′[N′=(m+M)g],摩擦力f"和AB杆对小车的拉力T,且拉力T = f",所以小车所受合力为零,合力的冲量也为零。 【正确解答】 以木块C为研究对象,水平方向受到向右的摩擦力f,以V0为正方向,由动量定理有: -ft = 0-mv0∴I木= f·t = mv0 所以,木块C所受冲量为mv0,方向向右。对小车受力分析,竖直方向N′=Mg+N=(M+m)g,水平方向T= f′,所以小车所受合力为零,由动量定理可知,小车的冲量为零。 从动量变化的角度看,小车始终静止没动,所以动量的变化量为零,所以小车的冲量为零。 正确答案是木块C的冲量为mv0,方向向右。小车的冲量为零。 【小结】 在学习动量定理时,除了要注意动量是矢量,求动量的变化△P要用矢量运算法则运算外,还要注意F·t中F的含义,F是合外力而不是某一个力。 参考练习:质量为100g的小球从0.8m高处自由落下到一厚软垫上,若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了0.20s,则这段时间软垫对小球的冲量为______(g=10m/s2,不计空气阻力)。(答案为o.6N·s) |
举一反三
摆长为l、摆球质量为m的单摆在做最大摆角θ<5°的自由摆动,则在从最高点摆到最低点的过程中( )A.摆线拉力的冲量为零 | B.摆球重力的冲量为 | C.摆球重力的冲量为零 | D.摆球合外力的冲量为零 |
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质量为0.5 kg的小球做竖直上抛运动,小球上升到最高点前1 s时的动量为p,从最高点下落1 s时的动量为p′,这2 s时间内动量的变化为Δp,则下列判断正确的是(g取10 m/s2)( )A.p="p′" | B.p≠p′ | C.Δp="0" | D.Δp="10" kg·m/s,方向竖直向下 |
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由高压水枪中竖直向上喷出的水柱,将一个质量为m的小铁盒开口向下倒顶在空中,如图所示.已知水(密度ρ已知)以恒定速率v0从横截面积为S的水枪中持续喷出,向上运动并冲击小铁盒后,以不变的速率竖直返回.求稳定状态下小铁盒距水枪口的高度. |
在空中某一位置以大小为v0的速度抛出一质量为m的物体,由于风力的作用,经过时间t物体下落一段距离后,其速度大小仍为v0,但方向与初速度相反,如图所示.下列说法中错误的是( )
A.风力对物体的冲量为零 | B.重力对物体的冲量为零 | C.物体的机械能减少 | D.风力对物体的冲量大小为2mv0 |
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质量为1kg的物体从离地面5m高处自由下落。与地面碰撞后。上升的最大高度为3.2m,设球与地面作用时间为0.2s,则小球对地面的平均冲力为(g=10m/s2) ( ) |
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