题目内容

(09年长郡中学月考)(12分)如图所示,静止在光滑水平面上的小车质量为M=20kg. 从水枪中喷的水柱,横截面积为S=10cm2,速度为v=10m/s,水的密度为ρ=1.0×103kg/m3. 若用水枪喷出的水从车后沿水平方向冲击小车的前壁,且冲击到小车前壁的水全部沿前壁淌入小车中.

 

(1) 求当有质量为m=5kg的水进入小车时,小车的速度大小;

(2) 若将小车固定在水平面上,且水冲击到小车前壁后速度立即变为零,求水对小车的冲击力大小。

解析

(1)淌入小车的水与小车组成的系统动量守恒,当淌入质量为m的水后,小车速度为v1,则有

     

                   

解得  m/s=2m/s   …………………(6分)

    

(2)在极短的时间Δt内,冲击小车的水的质量为Δm=      

                  

此时,水对车的冲击力为F,据动量定理有

 

    

                

=1.0×103×10×10-4×102=100N     …………………(6分)

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