题目内容
【题目】如图所示,一质量m1=0.45kg的平顶小车静止在光滑的水平轨道上.车顶右端放一质量m2=0.4kg的小物体,小物体可视为质点.现有一质量m0=0.05kg的子弹以水平速度v0=100m/s射中小车左端,并留在车中,已知子弹与车相互作用时间极短,小物体与车间的动摩擦因数为μ=0.5,最终小物体以5m/s的速度离开小车.g取10m/s2 . 求:
(1)子弹从射入小车到相对小车静止的过程中对小车的冲量大小.
(2)小车的长度.
【答案】
(1)
子弹进入小车的过程中,子弹与小车组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
m0v0=(m0+m1)v1,
代入数据解得:v1=10m/s,
对小车,由动量定理有:I=m1v1=0.45×10=4.5Ns
(2)
三物体组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律有:
(m0+m1)v1=(m0+m1)v2+m2v,
设小车长为L,由能量守恒有:
μm2gL= (m0+m1)v12﹣ (m0+m1)v22﹣ m2v2,
代入数据解得:L=5.5m
【解析】①子弹与小车组成的系统动量守恒,由动量守恒定律与动量定理可以求出冲量;
②系统动量守恒,由动量守恒定律与能量守恒定律可以求出小车的长度.
【考点精析】解答此题的关键在于理解动量守恒定律的相关知识,掌握动量守恒定律成立的条件:系统不受外力或系统所受外力的合力为零;系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多;系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变.
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