题目内容

1.如图所示,质量为m=1kg的木块A,静止在质量M=2kg的长木板B的左端,长木板停止在光滑的水平面上,一颗质量为m0=20g的子弹,以v0=600m/s的初速度水平从左向右迅速射穿木块,穿出后速度为v0′=450m/s,木块此后恰好滑行到长木板的中央相对木板静止,已知木块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,g=10m/s2,并设A被射穿时无质量损失.求:
(1)木块与木板的共同滑行速度是多大?
(2)A克服摩擦力做了多少功?
(3)摩擦力对B做了多少功?
(4)A在滑行过程中,系统增加了多少内能?

分析 (1)对于子弹射穿木块的过程,子弹和木块组成的系统动量守恒,由此求出木块获得的速度.木块在木板上滑行时系统的动量守恒,由动量守恒定律求木块与木板的共同滑行速度.
(2)对A,根据动能定理求A克服摩擦力做功.
(3)对B,根据动能定理求摩擦力对B做功.
(4)根据能量守恒定律求系统增加的内能.

解答 解:(1)子弹射穿小物体A的过程中,两者组成的系统动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律得:
  m0v0=m0v0′+mvA
代入数据解得:vA=30m/s
设木块与木板的共同滑行速度是v.
A、B组成的系统动量守恒,由动量守恒定律得:
  mvA=(m+M)v
解得 v=10m/s
(2)对A,根据动能定理得:
-WfA=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{A}^{2}$
解得,A克服摩擦力做功 WfA=400J.
(3)对B,根据动能定理得:
  WfB=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$
解得,摩擦力对B做功 WfB=100J.
(4)A在滑行过程中,根据能量守恒定律得:
系统增加的内能 Q=$\frac{1}{2}m{v}_{A}^{2}$-$\frac{1}{2}(M+m){v}^{2}$
解得 Q=300J
答:
(1)木块与木板的共同滑行速度是30m/s.
(2)A克服摩擦力做了400J功.
(3)摩擦力对B做了100J功.
(4)A在滑行过程中,系统增加了300J内能.

点评 分析清楚运动过程、明确各过程所应用的物理规律是正确解题的关键,要明确子弹打击木块时,由于时间极短,外力的冲量小,系统的动量守恒.内能往往根据能量守恒定律求解.

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