题目
[题目]一物体质量为10kg,受到方向不变的力F-|||-=(30+40t)(N) 作用,在开始的两秒内,此力冲量-|||-的大小等于 __ N·s;若物体的初速度大-|||-小为 10m/s ,方向与力F的方向相同,则在2s末物-|||-体速度的大小等于 __ m/s .

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查变力的冲量计算及动量定理的应用。
解题思路:
- 冲量计算:变力的冲量需通过积分计算,公式为 $I = \int_{0}^{t} F(t) \, dt$。
- 动量定理:利用冲量等于动量的变化 $\Delta p = I$,结合物体质量求末速度。
关键点:
- 积分法处理变力冲量,注意分项积分简化计算。
- 动量定理的方向性,初速度方向与力方向一致时,末速度直接叠加。
冲量的计算
力 $F(t) = 30 + 40t$ 随时间变化,冲量为:
$I = \int_{0}^{2} (30 + 40t) \, dt = \int_{0}^{2} 30 \, dt + \int_{0}^{2} 40t \, dt$
- 第一项积分:
$\int_{0}^{2} 30 \, dt = 30t \Big|_{0}^{2} = 30 \times 2 - 30 \times 0 = 60 \, \text{N·s}$ - 第二项积分:
$\int_{0}^{2} 40t \, dt = 40 \cdot \frac{t^2}{2} \Big|_{0}^{2} = 20t^2 \Big|_{0}^{2} = 20 \times 2^2 - 20 \times 0^2 = 80 \, \text{N·s}$
总冲量:
$I = 60 + 80 = 140 \, \text{N·s}$
末速度的计算
根据动量定理:
$I = \Delta p = m(v - v_0)$
代入已知 $m = 10 \, \text{kg}$,$v_0 = 10 \, \text{m/s}$,$I = 140 \, \text{N·s}$:
$140 = 10(v - 10) \implies v - 10 = 14 \implies v = 24 \, \text{m/s}$