题目
【单选题】质量为m的铁锤竖直落下,打在木桩上并停下,设打击时间为Dt,打击前铁锤速率为v,则在打击木桩的时间内,铁锤所受平均合外力的大小为A. mv/ D t .B. mv/ D t - mg .C. mv/ D t + mg .D. 2 mv/ D t .
【单选题】质量为m的铁锤竖直落下,打在木桩上并停下,设打击时间为Dt,打击前铁锤速率为v,则在打击木桩的时间内,铁锤所受平均合外力的大小为
A. mv/ D t .
B. mv/ D t - mg .
C. mv/ D t + mg .
D. 2 mv/ D t .
题目解答
答案
A. mv/ D t .
解析
本题考查知识点为动量定理的应用。解题思路是先明确动量定理的表达式,再确定铁锤初末动量以及动量的变化量,最后根据动量定理求出铁锤所受平均合外力的大小。
步骤一:明确动量定理
动量定理的表达式为$F_{合}\Delta t = \Delta p$,其中$F_{合}$是物体所受的合外力,$\Delta t$是力的作用时间,$\Delta p$是物体动量的变化量。
步骤二:确定铁锤的初末动量
设竖直向下为正方向,铁锤打击前的速率为$v$,则初动量$p_1 = mv$;打击后铁锤停下,末动量$p_2 = 0$。
步骤三:计算铁锤动量的变化量
根据动量变化量的定义$\Delta p = p_2 - p_1$,将$p_1 = mv$,$p_2 = 0$代入可得:
$\Delta p = 0 - mv = -mv$
步骤四:根据动量定理求平均合外力
已知打击时间为$\Delta t$,将$\Delta p = -mv$代入动量定理$F_{合}\Delta t = \Delta p$可得:
$F_{合}\Delta t = -mv$
则$F_{合}=-\frac{mv}{\Delta t}$,负号表示合外力的方向与规定的正方向(竖直向下)相反,即合外力方向竖直向上。题目问的是平均合外力的大小,所以铁锤所受平均合外力的大小为$\frac{mv}{\Delta t}$。