题目
一质量为2kg的物体上的合力F=t+2(Sl)的作用下,由静止开始沿直线运动,在0到5s的时间间隔内,这个力作用在物体上的冲量大小以及物体的速度分别为( )A. 22.5kg•m/s,11.25m/sB. 12.5kg•m/s,6.25m/sC. 25kg•m/s,12.5m/sD. 35kg•m/s,17.5m/s
一质量为2kg的物体上的合力F=t+2(Sl)的作用下,由静止开始沿直线运动,在0到5s的时间间隔内,这个力作用在物体上的冲量大小以及物体的速度分别为( )
A. 22.5kg•m/s,11.25m/s
B. 12.5kg•m/s,6.25m/s
C. 25kg•m/s,12.5m/s
D. 35kg•m/s,17.5m/s
题目解答
答案
A. 22.5kg•m/s,11.25m/s
解析
考查要点:本题主要考查冲量的计算和动量定理的应用。
解题思路:
- 冲量的计算:根据冲量的定义式,对变力$F(t)=t+2$在时间区间$[0,5]$秒内进行积分。
- 速度的求解:利用动量定理,冲量等于物体动量的变化,结合物体质量求出最终速度。
关键点:
- 变力的冲量需通过积分计算,而非直接乘以时间。
- 动量定理将冲量与速度直接关联,注意初速度为$0$的条件。
冲量的计算
根据冲量定义:
$I = \int_{0}^{5} F(t) \, dt = \int_{0}^{5} (t + 2) \, dt$
分步积分:
- 积分$t$的项:$\int t \, dt = \frac{1}{2}t^2$
- 积分$2$的项:$\int 2 \, dt = 2t$
- 代入上下限:
$I = \left[ \frac{1}{2}t^2 + 2t \right]_0^5 = \left( \frac{1}{2}(5)^2 + 2 \cdot 5 \right) - 0 = 12.5 + 10 = 22.5 \, \text{kg·m/s}$
速度的计算
根据动量定理:
$I = \Delta p = mv - 0 \quad (\text{初速度为}0)$
解得:
$v = \frac{I}{m} = \frac{22.5}{2} = 11.25 \, \text{m/s}$