题目
【单选题】质量为 m 的运动质点,受到某力的冲量后,速度v 的大小不变,而方向改变了 θ 角,则这个力的冲量的大小为 ()A. 2mvsinθ/2B. 2mvcosθ/2C. mvsinθ/2D. mvcosθ/2
【单选题】质量为 m 的运动质点,受到某力的冲量后,速度v 的大小不变,而方向改变了 θ 角,则这个力的冲量的大小为 ()
A. 2mvsinθ/2
B. 2mvcosθ/2
C. mvsinθ/2
D. mvcosθ/2
题目解答
答案
A. 2mvsinθ/2
解析
步骤 1:确定冲量的定义
冲量是力对时间的积分,即 \(I = \int F dt\)。在本题中,力的冲量导致了质点速度方向的改变,但速度的大小保持不变。
步骤 2:分析速度变化
由于速度的大小不变,但方向改变了 θ 角,这意味着速度矢量的大小保持不变,但方向发生了变化。因此,速度矢量的改变量是两个速度矢量的矢量差,即 \(\Delta v = v_{final} - v_{initial}\)。
步骤 3:计算速度矢量的改变量
速度矢量的改变量可以通过几何方法计算。由于速度大小不变,速度矢量的改变量可以看作是两个等长矢量的矢量差,形成一个平行四边形,其对角线长度为 \(2v\sin(\theta/2)\)。因此,速度矢量的改变量的大小为 \(2v\sin(\theta/2)\)。
步骤 4:计算冲量的大小
根据动量定理,冲量等于动量的改变量,即 \(I = m\Delta v\)。因此,冲量的大小为 \(I = m \times 2v\sin(\theta/2) = 2mvsin(\theta/2)\)。
冲量是力对时间的积分,即 \(I = \int F dt\)。在本题中,力的冲量导致了质点速度方向的改变,但速度的大小保持不变。
步骤 2:分析速度变化
由于速度的大小不变,但方向改变了 θ 角,这意味着速度矢量的大小保持不变,但方向发生了变化。因此,速度矢量的改变量是两个速度矢量的矢量差,即 \(\Delta v = v_{final} - v_{initial}\)。
步骤 3:计算速度矢量的改变量
速度矢量的改变量可以通过几何方法计算。由于速度大小不变,速度矢量的改变量可以看作是两个等长矢量的矢量差,形成一个平行四边形,其对角线长度为 \(2v\sin(\theta/2)\)。因此,速度矢量的改变量的大小为 \(2v\sin(\theta/2)\)。
步骤 4:计算冲量的大小
根据动量定理,冲量等于动量的改变量,即 \(I = m\Delta v\)。因此,冲量的大小为 \(I = m \times 2v\sin(\theta/2) = 2mvsin(\theta/2)\)。