题目
3. 用绳拴住弹簧的两端,使弹簧处于压缩状态,弹簧两边分别接触两个质量不同物体。 将绳烧断,弹簧将突然伸长,在将两物体弹开的瞬间,这两个物体大小相等的物理量是()A. 速度B. 动量C. 动能D. 加速度
3. 用绳拴住弹簧的两端,使弹簧处于压缩状态,弹簧两边分别接触两个质量不同物体。 将绳烧断,弹簧将突然伸长,在将两物体弹开的瞬间,这两个物体大小相等的物理量是()
A. 速度
B. 动量
C. 动能
D. 加速度
题目解答
答案
B. 动量
解析
考查要点:本题主要考查动量守恒定律的应用,以及对作用力与反作用力、牛顿第三定律的理解。
解题核心思路:
- 系统动量守恒:在绳子烧断前,系统(弹簧+两物体)总动量为零。烧断绳子后,弹簧恢复过程中,系统所受外力可忽略(假设水平面光滑),因此总动量始终为零。
- 动量关系:两物体的动量大小相等、方向相反,即 $p_1 = -p_2$,因此动量的大小相等。
破题关键点:
- 明确系统初态动量为零,且外力不显著时,动量守恒成立。
- 动量是矢量,需考虑方向,但题目仅问大小,因此只需比较绝对值。
分析过程
- 初始状态:弹簧压缩,系统(弹簧+两物体)静止,总动量为零。
- 烧断绳子后:弹簧恢复过程中,对两物体施加大小相等、方向相反的力(牛顿第三定律)。
- 动量守恒:系统不受外力或外力远小于内力,总动量保持为零。因此,两物体的动量大小相等、方向相反,即 $p_1 = -p_2$。
- 其他选项排除:
- 速度:$v = \frac{p}{m}$,质量不同,速度大小不同。
- 动能:$E_k = \frac{p^2}{2m}$,质量不同,动能大小不同。
- 加速度:$a = \frac{F}{m}$,质量不同,加速度大小不同。