题目
10. 在水平冰面上以一定速度向东行驶的炮车,向东南(斜向上)方向发射一炮弹,对于炮车和炮弹这一系统,在此过程中(忽略冰面摩擦力及空气阻力)A. 总动量守恒.B. 总动量在炮身前进的方向上的分量守恒,其它方向动量不守恒.C. 总动量在水平面上任意方向的分量守恒,竖直方向分量不守恒.D. 总动量在任何方向的分量均不守恒.
10. 在水平冰面上以一定速度向东行驶的炮车,向东南(斜向上)方向发射一炮弹,对于炮车和炮弹这一系统,在此过程中(忽略冰面摩擦力及空气阻力)
A. 总动量守恒.
B. 总动量在炮身前进的方向上的分量守恒,其它方向动量不守恒.
C. 总动量在水平面上任意方向的分量守恒,竖直方向分量不守恒.
D. 总动量在任何方向的分量均不守恒.
题目解答
答案
C. 总动量在水平面上任意方向的分量守恒,竖直方向分量不守恒.
解析
本题考查知识点为动量守恒定律的条件及应用。解题思路是根据动量守恒定律的条件,分析炮车和炮弹系统在各个方向上所受合外力的情况,进而判断系统在不同方向上的动量是否守恒。
1. 明确动量守恒定律的条件
动量守恒定律的内容是:如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变。其数学表达式为$\sum_{i = 1}^{n} \vec{p}_{i} = \text{恒矢量}$,其中$\vec{p}_{i}$是系统中第$i$个物体的动量。
2. 分析系统在水平方向的受力情况
- 题目中明确忽略冰面摩擦力及空气阻力,在水平方向上,炮车和炮弹组成的系统不受外力作用,即水平方向所受合外力$F_{x合}=0$。
- 根据动量守恒定律,当系统在某一方向上所受合外力为零时,系统在该方向上的动量守恒。所以,系统在水平面上任意方向的分量守恒。
3. 分析系统在竖直方向的受力情况
- 炮弹在发射过程中,会受到重力的作用,重力方向竖直向下,即系统在竖直方向上受到外力$F_{y}=mg\neq0$($m$为炮弹质量,$g$为重力加速度)。
- 由于系统在竖直方向上所受合外力不为零,根据动量守恒定律可知,系统在竖直方向上的动量不守恒。