高中物理动量求速度例题及答案
例题
一物体质量为2kg，初速度为5m/s，在水平面上受到一个恒力F的作用，作用时间为2s。求物体在作用力作用后的速度。
解答步骤
- 分析已知条件和所求量
已知：物体质量 ( m 2 ) kg，初速度 ( v_0 5 ) m/s，作用力 ( F ) 和作用时间 ( t 2 ) s。
所求：物体在作用力作用后的速度 ( v )。
- 计算作用力对物体做的功
功的计算公式：( W F cdot d )，其中 ( d ) 是物体在力的方向上移动的距离。
因为是恒力作用，且物体在水平面上运动，所以可以使用动量定理来求解。
- 应用动量定理
动量定理：( Delta p F cdot t )，其中 ( Delta p ) 是动量的变化。
动量的定义：( p m cdot v )，其中 ( p ) 是动量，( m ) 是质量，( v ) 是速度。
- 计算动量的变化
初始动量：( p0 m cdot v0 2 ) kg (cdot) 5 m/s 10 kg·m/s。
末动量：( p p_0 + Delta p )。
- 求解末速度
将动量定理代入：( Delta p m cdot v - m cdot v_0 )。
得到：( m cdot v m cdot v_0 + Delta p )。
将已知数值代入：( 2 cdot v 10 + 2 cdot F cdot 2 )。
因为 ( Delta p F cdot t )，所以 ( Delta p 2 cdot F cdot 2 )。
最终得到：( 2 cdot v 10 + 4 cdot F )。
- 简化方程并求解
因为 ( F ) 是恒力，但题目中没有给出具体数值，所以无法直接计算 ( F )。
假设 ( F 1 ) N（仅作示例），则 ( 2 cdot v 10 + 4 )。
得到 ( 2 cdot v 14 )。
解得 ( v 7 ) m/s。
最终答案
物体在作用力作用后的速度为 7 m/s。
FAQs
- 问：动量定理在什么情况下适用？
- 答： 动量定理适用于所有物体在力的作用下，其动量发生变化的情形。
- 问：如何计算物体受到恒力作用后的速度？
- 答： 可以使用动量定理 ( Delta p F cdot t ) 来计算，其中 ( Delta p ) 是动量的变化，( F ) 是作用力，( t ) 是作用时间。
- 问：动量和速度的关系是什么？
- 答： 动量是质量与速度的乘积，即 ( p m cdot v )。
- 问：功和动量定理有何区别？
- 答： 功是力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，而动量定理描述的是力与时间的乘积等于动量的变化。
- 问：如何应用动量定理解决实际问题？
- 答： 应用动量定理时，首先确定初始动量和末动量，然后根据动量定理计算动量的变化，最后根据动量定理求解未知量。