题目内容

在风洞实验中“制造”出沿水平方向的风,进行如下实验:一个质量为M=0.2 kg小球,静止在高度h=5.0 m的直立杆上,一颗质量为m=0.01 kg的子弹.以水平速度v0=420 m/s击中小球,并留在球内,小球落地点离杆的水平距离s=25 m,假设小球飞行时始终受到水平向右的大小恒定的风力.求:

(l)子弹击中小球的过程中系统增加的内能Q;(2)风力F的大小.(取g=l0 m/s2)

答案:
解析:

  解:(1)设子弹击中小球后子弹和小球的共同速度为v,对子弹和小球在击中前后,有:mv0=(m+M)v

  由能量关系可知Q=mv02(m+M)v2

  解得:Q=840 J;

  (2)小球和子弹整体从杆上飞出后,竖直方向做自由落体运动,有:h=gt2

  水平方向上做以v为初速的匀加速直线运动,有:s=vt+at2

  由牛顿定律:F=(m+M)a解得F=2.1 N


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