Question

18．一个质量为0.5kg的物体在光滑水平面上以4m/s的速度匀速运动，则其动量大小为2kg/m/s；动能大小为4J；若物体在碰到竖直的墙壁后以2m/s的速度返回，则动量的变化量为-3kg/m/s（以初速度方向为正方向），动能变化大小为3 J；碰撞时间为0.1s，则墙壁的平均作用力为30N．

Answer 1

分析 根据动量和动能的定义式求解动量和动能．动量变化量等于末动量与初动量之差．动能变化量等于末动能与初动能之差．根据动量定理求解墙壁对小球的平均作用力．

解答 解：以初速度方向为正方向，则小球的初速度 v=4m/s，其动量大小为：p=mv=0.5×4=2kg/m/s；
动能大小为：E_k=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.2×{4}^{2}$=4J．
末速度v′=-2m/s，则小球的动量变化量为：△P=mv′-mv=-3kg•m/s，
小球的动能变化量为：△E_k=$\frac{1}{2}mv{′}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=-3J，则动能变化大小为3J．
由动量定理得：-Ft=△P，得：F=30N
故答案为：2，4，-3，3，30．

点评 此题要注意动量是矢量，动量变化量也是矢量，在规定正方向时，用正负号表示矢量的方向．