题目内容

16.如图所示,上端固定这弹射装置的小车静置于粗糙水平地面上,小车和弹射装置的总质量为M,弹射装置中放有两个质量均为m的小球,已知M=3m,小车与地面间的动摩擦因数为μ=0.1.为使小车到达距车右端L=2m的目标位置,小车分两次向左水平弹射小球,每个小球被弹出时的对地速度均为v.若每次弹射都在小车静止的情况下进行,且忽略小球的弹射时间,求小球弹射速度v的最小值.(g取10m/s2)

分析 对于小球第一次被弹射,由动量守恒定律求得求得小球第一次被弹射时小车的速度,根据动能定理列出等式,
对于第二次弹射,由动量守恒定律求得求得小球求得小球第二次被弹射时小车的速度,根据动能定理列出等式,
根据两次的位移关系列出等式求解小球弹射速度v的最小值.

解答 解:小球第一次被弹射时,规定小车的运动方向为正方向,由动量守恒定律得:0=(m+M)v1-mv
小车向右滑行过程,根据动能定理得:-μ(m+M)gs1=0-$\frac{1}{2}$(m+M)${{v}_{1}}^{2}$
第二次弹射时,规定小车的运动方向为正方向,由动量守恒定律得:0=Mv2-mv
小车向右滑行过程,根据动能定理得:-μMgs2=0-$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}$
根据几何关系得:s1+s2=L
由以上各式可得:v=4.8 m/s
答:小球弹射速度v的最小值是4.8 m/s

点评 本题是动量守恒定律与动能定理的综合运用,分析清楚物体的运动过程,合理选择研究的系统,把握物理规律是关键.

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