题目内容

7.如图所示,一质量为m的木块沿光滑的水平直轨道以速度v0=12m/s匀速运动,木块顶部边缘有一质量为m′的钢珠随它一起运动,木块与另一质量为$\frac{m}{3}$的静止木板发生碰撞,碰撞时间极短,碰后即合在一起运动,已知木块顶部距木板的高度为h=1.8m,要想使钢珠落在木板上,木板的长度至少多大?(g=10m/s2

分析 木块与木板碰撞时间极短,可以认为小球速度不变,木块与木板组成的系统动量守恒,根据动量守恒定律求出木块与木板的共同速度,而小球以以前的速度做平抛运动,根据高度求出平抛运动的时间,从而求出在这段时间内木块和小球在水平方向上的位移.

解答 解:木块与木板碰撞时间极短,可以认为小球速度不变,木块与木板组成的系统动量守恒,
以木块的初速度方向为正方向,
由动量守恒可得:mv0=(m+$\frac{1}{3}$m)v,
代入数据解得:v=9m/s,
碰撞后,小球做平抛运动,
水平方向:h=$\frac{1}{2}$gt2
代入数据解得:t=0.6s,
t时间内木块移动距离:s1=vt,
t时间内小球水平飞行距离:s2=v0t,
小球距平板车左端距离:x=s2-s1
代入数据解得:x=1.8m,即要想使钢珠落在木板上,木板的长度至少1.8m.
答:小要想使钢珠落在木板上,木板的长度至少1.8m.

点评 本题将系统动量守恒与运动学进行了综合,理清小球的运动,结合运动学公式进行求解.

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