题目
有一个垂直悬挂的细棒可以绕上端点自由旋转,开始时处于垂直静止状态,现有一水平方向快速运动的子弹,与细棒的下端碰撞,如果将细棒和子弹作为一个系统,下列说法是否正确。A. 碰撞瞬间系统所受合外力为零;B. 碰撞瞬间机械能守恒;C. 碰撞瞬间系统动量守恒;D. 碰撞瞬间系统角动量守恒。
有一个垂直悬挂的细棒可以绕上端点自由旋转,开始时处于垂直静止状态,现有一水平方向快速运动的子弹,与细棒的下端碰撞,如果将细棒和子弹作为一个系统,下列说法是否正确。
A. 碰撞瞬间系统所受合外力为零;
B. 碰撞瞬间机械能守恒;
C. 碰撞瞬间系统动量守恒;
D. 碰撞瞬间系统角动量守恒。
题目解答
答案
D. 碰撞瞬间系统角动量守恒。
解析
步骤 1:分析系统所受合外力
细棒和子弹作为一个系统,受到重力和悬挂点的约束力。重力和约束力的合力不为零,因为重力作用在细棒的质心,而约束力作用在悬挂点,这两个力不共线,因此系统所受合外力不为零。
步骤 2:分析机械能守恒
在碰撞瞬间,由于碰撞过程可能有能量损失(如形变、摩擦等),因此机械能不一定守恒。
步骤 3:分析系统动量守恒
由于系统所受合外力不为零,因此系统动量不守恒。
步骤 4:分析系统角动量守恒
在碰撞瞬间,系统所受合外力矩为零,因为重力和约束力都通过悬挂点,它们对悬挂点的力矩为零。因此,系统角动量守恒。
细棒和子弹作为一个系统,受到重力和悬挂点的约束力。重力和约束力的合力不为零,因为重力作用在细棒的质心,而约束力作用在悬挂点,这两个力不共线,因此系统所受合外力不为零。
步骤 2:分析机械能守恒
在碰撞瞬间,由于碰撞过程可能有能量损失(如形变、摩擦等),因此机械能不一定守恒。
步骤 3:分析系统动量守恒
由于系统所受合外力不为零,因此系统动量不守恒。
步骤 4:分析系统角动量守恒
在碰撞瞬间,系统所受合外力矩为零,因为重力和约束力都通过悬挂点,它们对悬挂点的力矩为零。因此,系统角动量守恒。