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一道关于动量及做功的题目

2026 05 10 03:48:02

题目如下:

这是一道人大附中高三统练二的一道选择题,我们先来读一下题目,把题目中的关键信息标注出来,关键信息1:大小始终为F,说明了力F的大小始终不变;关键信息2:与磨杆始终垂直,给出了力F的方向;关键信息3:缓慢匀速转动,说明在运动过程中,磨盘的速度大小保持不变。

我们再来看下选项,选项A和选项B,问的是推力F做功,那就是考察我们对力做功的认知和理解。

我们知道,力F的做功公式为W=FS,这个公式有个前提条件,那就是力F必须为恒力,所谓恒力,就是力F的大小和方向都不变,显然本题中的力F不满足这个条件,我们不能用这个公式来求力F做功。

在这个地方同学们比较容易犯的错误是,力F作用一圈,又回到了原来出发的位置,力F作用点的位移为零,很容易让我们觉得力F的做功也为零。

对于这个题目来说,F是变力,但是其方向始终与磨杆垂直,也就是说力F始终与速度方向一致,所以,力F所做的功就等于力F的大小乘以力F的作用点运动的路程,也就是等于F乘以2πr,所以选项B正确,选项A错误。

我们再来看选项C和选项D,这两个选项问的是力F的冲量。我们知道,根据冲量的公式Ft,不过这个公式和功的公式类似,也是适用于恒力,显然本题也是不适用的。这个地方同学们也容易犯的一个错误就是冲量直接算成了Ft。

那么,求力的冲量还有没有别的思路?有的,那就是依据动量定理。

根据动量定理,合外力的冲量等于物体动量的改变量。

对于磨盘的F的作用点来看,竖直方向的没有运动,我们先不考虑,水平面内的运动是因为力F的作用引起的。

所以,力F的冲量等于在水平面内磨盘的动量的变化量。

磨盘运动一周,并且磨盘又是缓慢匀速运动,所以,其末动量等于初动量,所以,动量的变化量为零。所以,力F的冲量为零。

所以,选项C正确,选项D错误。

总结下,本题考察了两个知识点:力的冲量与做功;考察了我们对冲量与功的概念的认知和理解。

相信通过本题的讲解,也让同学们对于力的冲量和功有了进一步的认知和理解。这也是本题想传递给大家的价值所在。

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