题目
质量为m的物体在光滑水平面上以速度v匀速向左运动。某时刻施加恒力F作用在物体上,力F与水平方向夹角为θ,如图所示。经过时间t,物体的速度大小仍为v,方向水平向右。则在时间t内,下列说法中正确的是( )A.重力对物体的冲量大小为零B.拉力F对物体的冲量大小是Ftcos θC.合力对物体的冲量大小为零D.力F与v的大小满足的关系为Ftcos θ=2mv
质量为$m$的物体在光滑水平面上以速度$v$匀速向左运动。某时刻施加恒力$F$作用在物体上,力$F$与水平方向夹角为$θ$,如图所示。经过时间$t$,物体的速度大小仍为$v$,方向水平向右。则在时间$t$内,下列说法中正确的是$(\quad)$- A.重力对物体的冲量大小为零
- B.拉力$F$对物体的冲量大小是$Ft\cos θ$
- C.合力对物体的冲量大小为零
- D.力$F$与$v$的大小满足的关系为$Ft\cos θ=2mv$
题目解答
答案
D. 力$F$与$v$的大小满足的关系为$Ft\cos θ=2mv$
解析
本题考查动量定理的应用,关键点在于分析外力的冲量与物体动量变化的关系。
- 核心思路:根据动量定理,合外力的冲量等于动量的变化。需注意物体初末速度方向相反,导致动量变化为$2mv$。
- 破题关键:
- 光滑水平面无摩擦,竖直方向上重力与支持力冲量抵消,水平方向的冲量由拉力的水平分量决定。
- 拉力$F$的水平分量为$F\cosθ$,其冲量$Ft\cosθ$等于动量变化$2mv$。
选项分析
A. 重力对物体的冲量大小为零
重力的冲量为$I = mgt$,与时间$t$相关,显然不为零,错误。
B. 拉力$F$对物体的冲量大小是$Ft\cosθ$
拉力$F$的冲量是矢量,应为$Ft$,而非仅水平分量。选项中仅取水平分量,错误。
C. 合力对物体的冲量大小为零
根据动量定理,合力的冲量等于动量变化$Δp = 2mv$,故冲量大小为$2mv$,错误。
D. $Ft\cosθ = 2mv$
拉力的水平分量$F\cosθ$的冲量等于动量变化$2mv$,符合动量定理,正确。