Question

17．如图所示，一辆玩具汽车质量为3.0kg，沿光滑水平面以2.0m/s的速度向东运动，要使小车运动方向改变，可用速度为2.4m/s的水流由东向西射到小车的竖直挡板上，然后流入车中，求要改变小车的运动方向，射到小车里的水质量至少2.5kg．

Answer 1

分析 要使小车的速度反向，则小车至少应速度减小到零；由动量守恒可求得水的质量．

解答 解：设小车和射入小车中的水的质量分别为M和m，对于小车和射入的水组成的系统，水平方向动量守恒，以向东为正方向，有Mv₀-mv₁=（M+m）v，随着射入小车中的水的质量增加，车与车中的水的速度v要减小，直到速度v=0，射入小车的水质量再增加，v＜0，小车（包括车中的水）的速度方向变为向西．因此对应v=0时的水的质量即为所求．代入数据得：
3.0×2.0-2.4m=（3.0+m）v
解得：m=2.5kg
故答案为：2.5kg．

点评 本题考查动量守恒定律，注意在题意中要找出正确的条件，再利用动量守恒求解．