题目内容

10.如图所示,一质量M=4kg的小车左端放有一质量m=1kg的铁块,它们以大小v0=4m/s的共同速度沿光滑水平面向竖直墙运动,车与墙碰撞的时间t=0.01s,不计碰撞时机械能的损失,且不计在该时间内铁块速度的变化.铁块与小车之间的动摩擦因数μ=0.5,车长L足够长,铁块不会到达车的右端,最终小车与铁块相对静止.求:
①车与墙碰撞的平均作用力的大小F.
②整个过程中因摩擦产生的热量Q.

分析 ①车与墙碰撞过程,根据动量定理列式求解平均作用力;
②对车和铁块组成的系统为研究对象,系统所受的合力为零,动量守恒,即可求出小车与铁块共同运动的速度,再根据能量守恒定律求出系统产生的内能Q.

解答 解:①车与墙碰撞过程中,不计碰撞时机械能的损失,则车与墙碰撞后的瞬间,小车的速度向左,大小为v0,设向左为正,
根据动量定理得:
Ft=Mv0-M(-v0)
解得:F=$\frac{2×4×4}{0.01}=3200N$
②对车和铁块组成的系统为研究对象,系统所受的合力为零.
以向左为正方向,由动量守恒定律得:Mv0-mv0=(M+m)v,
对系统,由能量守恒定律得:$\frac{1}{2}$(M+m)v02=$\frac{1}{2}$(M+m)v2+Q,
解得:Q=25.6J;
答:①车与墙碰撞的平均作用力的大小F为3200N.
②整个过程中因摩擦产生的热量Q为25.6J.

点评 本题涉及到两个物体的相互作用,应优先考虑动量守恒定律.运用动量守恒定律研究物体的速度,比牛顿第二定律和运动学公式结合简单,因为动量守恒定律不涉及运动的细节和过程.涉及时间问题,可优先考虑动量定理.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网