题目内容

【题目】如图所示为水平传送装置,轴间距离AB长l=83m,质量为M=1kg的木块随传送带一起以v1=2m/s的速度向左匀速运动传送带的传送速度恒定,木块与传送带间的动摩擦因数μ=05当木块运动至最左端A点时,一颗质量为m=20g的子弹以=300m/s水平向右的速度正对射入木块并穿出,穿出速度v=50m/s,以后每隔1s就有一颗子弹射向木块,设子弹射穿木块的时间极短,且每次射入点各不相同,g取10m/s2求:

1在被第二颗子弹击中前,木块向右运动离A点的最大距离?

2木块在传达带上最多能被多少颗子弹击中?

3从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中,子弹、木块和传送带这一系统产生的总内能是多少?

【答案】109m2163141555J;

【解析】

试题分析:1子弹射入木块过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正反方向,由动量守恒定律得:

mv0Mv1=mv+Mv1′,

解得:v1′=3m/s,

木块向右作减速运动加速度:a==μg=0.5×10=5m/s2

木块速度减小为零所用时间:

解得:t1=06s<1s

所以木块在被第二颗子弹击中前向右运动离A点最远时,速度为零,移动距离为:

解得:s1=09m

2在第二颗子弹射中木块前,木块再向左作加速运动,时间为:t2=1s﹣06s=04s

速度增大为:v2=at2=2m/s恰与传送带同速

向左移动的位移为:s2=at22=×5×042=04m,

所以两颗子弹射中木块的时间间隔内,木块总位移S0=S1﹣S2=05m方向向右

第16颗子弹击中前,木块向右移动的位移为:s=15×05m=75m,

第16颗子弹击中后,木块将会再向右先移动09m,总位移为09m+75=84m>83m木块将从B端落下

所以木块在传送带上最多能被16颗子弹击中

3第一颗子弹击穿木块过程中产生的热量为:

Q1=mv02+Mv12mu2Mv12

木块向右减速运动过程中板对传送带的位移为:s′=v1t1+s1

产生的热量为:Q2=μMgs′,

木块向左加速运动过程中相对传送带的位移为:s″=v1t2﹣s2

产生的热量为:Q3=μMgs″,

第16颗子弹射入后木块滑行时间为t3有:v1′t3at32=08,

解得:t3=04s

木块与传送带的相对位移为:S=v1t3+08

产生的热量为:Q4=μMgs,

全过程中产生的热量为:Q=15Q1+Q2+Q3+Q1+Q4

解得:Q=141555J;

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