题目内容

7.如图所示,质量M=0.040kg的靶盒A静止水平导轨上的O点,O点左侧粗糙,动摩擦因数为μ=0.2,O点右侧(包括O点)光滑.水平轻质弹簧一端栓在固定挡板P上,另一端与靶盒A接触但未连接.Q处有一固定的发射器B,它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0=50m/s,质量m=0.010kg的弹丸,当弹丸打入靶盒A后,便留在盒内,碰撞时间极短.不计空气阻力,重力加速度为g=10m/s2,靶盒不能到达Q处.求:
Ⅰ.弹丸进入靶盒A后,弹簧的最大弹性势能为多少?
Ⅱ.靶盒在粗糙水平面上滑行的距离.

分析 (1)根据动量守恒定律列出等式求出共同速度,由系统机械能守恒求出最大弹性势能.
(2)靶盒滑到粗糙水平面时,摩擦力做负功.根据动能定理即可求得结果.

解答 解:(1)选取向右为正方向,弹丸进入靶盒A后,弹丸与靶盒A的共同速度设为v,由系统动量守恒得:
mv0=(m+M)v   
靶盒A的速度减为零时,弹簧的弹性势能最大,由系统机械能守恒得:
 Ep=$\frac{1}{2}$(m+M)v2  
代入数据解得:Ep=2.5J 
(2)靶盒滑到粗糙水平面时,做匀减速运动.根据动能定理可得
$μ(m+M)gx=\frac{1}{2}(m+M){v}^{2}$
代入数据得:x=25m
答:(1)弹丸进入靶盒A后,弹簧的最大弹性势能为2.5J.(2)靶盒在粗糙水平面上滑行的距离是25m.

点评 应用动量守恒定律时要清楚研究的对象和守恒条件
把动量守恒和能量守恒结合起来列出等式求解是常见的问题.

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