题目
一质点作匀速率圆周运动时( )A. 它的动量不变,对圆心的角动量也不变B. 它的动量不变,对圆心的角动量不断改变C. 它的动量不断改变,对圆心的角动量不变D. 它的动量不断改变,对圆心的角动量也不断改变
一质点作匀速率圆周运动时( )
A. 它的动量不变,对圆心的角动量也不变
B. 它的动量不变,对圆心的角动量不断改变
C. 它的动量不断改变,对圆心的角动量不变
D. 它的动量不断改变,对圆心的角动量也不断改变
题目解答
答案
C. 它的动量不断改变,对圆心的角动量不变
解析
考查要点:本题主要考查匀速率圆周运动中质点的动量和角动量的变化规律,需明确动量和角动量作为矢量的特性。
解题核心思路:
- 动量是矢量,方向与速度方向一致。匀速率圆周运动中,速度方向不断变化,因此动量方向改变,动量不断变化。
- 角动量的计算需结合位置矢量和动量的矢量积。对圆心而言,速率恒定且轨道半径固定,角动量的大小和方向均保持不变。
破题关键点:
- 区分标量(速率)与矢量(速度)的变化。
- 理解角动量的守恒条件:当外力矩为零时,角动量守恒。匀速率圆周运动中,向心力对圆心的力矩为零,故角动量不变。
动量分析
质点作匀速率圆周运动时,速率恒定,但速度方向不断变化。动量 $\vec{p} = m\vec{v}$ 是矢量,其方向与速度方向一致。由于速度方向时刻改变,动量的方向也不断改变,因此动量不断变化。
角动量分析
对圆心的角动量 $\vec{L} = \vec{r} \times \vec{p}$,其中 $\vec{r}$ 是质点到圆心的位置矢量,$\vec{p}$ 是动量。
- 大小:$L = r \cdot mv \cdot \sin\theta$,其中 $\theta$ 是 $\vec{r}$ 与 $\vec{v}$ 的夹角。匀速率圆周运动中,$\vec{v}$ 始终与 $\vec{r}$ 垂直($\theta = 90^\circ$),且 $r$ 和 $v$ 均恒定,故 $L = r \cdot mv$ 不变。
- 方向:根据右手法则,$\vec{L}$ 的方向始终垂直于轨道平面,方向不变。
综上,动量变化,角动量不变。