题目内容

【题目】如图所示,质量为M的木球用足够结实的细绳连接挂在O点处于静止状态,O点到球心的距离为L,现有一质量为m的子弹以速度v0入木球并留在木球中,求:

1)子弹射入木球后,木球的速度大小;

2)子弹射入木球后瞬间,细绳所受的弹力大小;

3)若子弹射入木球后,木球(含子弹)在竖直平面内恰好能绕O点做圆周运动,求子弹的最小入射速度大小.

【答案】12+m+Mg3

【解析】

解:(1)子弹在射入木球的过程中,子弹和木球组成的系统动量守恒,设二者末速度为,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得:

解得:

(2) 子弹射入木球后瞬间开始做圆周运动,设细绳对木球弹力大小为,由牛顿第二定律得:

解得:

(3)木球(含子弹)在竖直平面内恰好能绕点做圆周运动,设经过圆周最高点时速度为,此处仅由重力提供向心力,由牛顿第二定律得:

木球(含子弹)从最低点到最高点的过程,由机械能守恒定律得:

联立以上各式解得:

即子弹的最小入射速度大小为

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