题目内容

如图所示,一质量m2=0.25的平顶小车,车顶右端放一质量m3=0.2 kg的小物体,小物体可视为质点,与车顶之间的动摩擦因数μ=0.4,小车静止在光滑的水平轨道上.现有一质量m1=0.05 kg的子弹以水平速度v0=12 m/s射中小车左端,并留在车中.子弹与车相互作用时间很短.若使小物体不从车顶上滑落,求:

(1)最后物体与车的共同速度为多少?小车的最小长度应为多少?

(2)小木块在小车上滑行的时间.(g取10 m/s2)

答案:
解析:

  (1)子弹进入小车过程中对子弹和小车有动量守恒定律m1v0=(m2m1)v1

  最终子弹、小车、小物块获得共同速度,又动量守恒定律(m2m1)v1=(m2m1m3)v2

  共同速度v2=2.1 m/s

  有能量守恒定律,小物块在小车上滑动过程中系统减少的动能等于摩擦生热

  (m2m1)v12(m2m1m3)v22μm3gL

  所以车长最少为L=0.9 m

  (2)对小物块由动量定理

  μm3gtm3v2

  小木块在小车上滑行的时间t=0.52 s


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