题目内容

17.如图所示,质量为3.0kg的小车在光滑水平轨道上以2.0m/s速度向右运动.一股水流以2.4m/s的水平速度自右向左射向小车后壁,已知水流流量为5.0×10-5m3/s,射到车壁的水全部流入车厢内.则经过t=50s 时间小车就开始反向运动.(水的密度为1.0×103kg/m3

分析 要使小车的速度反向,则小车至少应速度减小到零.车与水组成的系统在水平方向动量守恒,由密度公式、动量守恒定律可以求出时间.

解答 解:由题意可知,小车质量 m=3.0kg,速度 v1=2.0m/s,水流速度 v2=2.4m/s,
水流流量 Q=5.0×10-5m3/s,水的密度 ρ=1.0×103kg/m3
设经t时间,流人车内的水的质量为M,此时车开始反向运动,车和水流在水平方向没有外力,系统动量守恒,以小车的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
   mv1-Mv2=0…①
水的质量:M=ρV…②
水的体积:V=Qt…③
由以上各式带入数据解得:t=50s…④
故答案为:50.

点评 本题考查动量守恒定律,要注意在题意中要找出正确的条件,明确正方向,再利用动量守恒进行研究.

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