题目内容
【题目】如图所示,竖直平面内有一半圆槽,A、C等高,B为圆槽最低点,小球从A点正上方O点静止释放,从A点切入圆槽,刚好能运动至C点.设球在AB段和BC段运动过程中,运动时间分别为t1、t2 , 合外力的冲量大小为I1、I2 , 则( )
A.t1>t2
B.t1=t2
C.I1>I2
D.I1=I2
【答案】C
【解析】解:AB、小球从A点正上方O点静止释放,做自由落体运动,从A点切入圆槽,刚好能运动至C点.即从A到C速度越来越小,AB段平均速率大于BC段平均速率,两段路程相等,所以球在AB段和BC段运动过程中的运动时间为t1<t2,AB不符合题意;
CD、沿圆心方向的合力与速度垂直,动量变化为零,AB段平均速率大于BC段平均速率,说明切线方向上AB段速度变化量较大,根据动量定理,合外力的冲量等于动量的变化,所以合外力的冲量大小为I1>I2,C符合题意,D不符合题意.
所以答案是:C.
【考点精析】利用动量定理对题目进行判断即可得到答案,需要熟知动量定理的研究对象可以是单个物体,也可以是物体系统.对物体系统,只需分析系统受的外力,不必考虑系统内力.系统内力的作用不改变整个系统的总动量;动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力.对于变力,动量定理中的力F应当理解为变力在作用时间内的平均值.
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