题目内容

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.

如图所示,光滑水平面上有一质量M=1.0 kg的小车,小车右端有一个质量m=0.90 kg的滑块,滑块与小车左端的挡板之间用轻弹簧相连接,滑块与车面间的动摩擦因数μ=0.20,车和滑块一起以v1=10 m/s的速度向右做匀速直线运动,此时弹簧为原长.一质量m0=0.10 kg的子弹,以v0=50 m/s的速度水平向左射入滑块而没有穿出,子弹射入滑块的时间极短.当弹簧压缩到最短时,弹簧被锁定(弹簧在弹性限度内),测得此时弹簧的压缩量d=0.50 m,重力加速度g=10 m/s2,求:

(1)子弹与滑块刚好相对静止的瞬间,子弹与滑块共同速度的大小和方向;

(2)弹簧压缩到最短时,小车的速度大小和弹簧的弹性势能;

(3)如果当弹簧压缩到最短时,不锁定弹簧,则弹簧再次回到原长时,车的速度大小.

答案:
解析:

  (1)设子弹和滑块相对静止时共同速度为v,根据动量守恒定律

           1分

  解得:          1分

  方向向右            1分

  (2)设弹簧压缩到最短时它们的共同速度为,根据动量守恒定律

  

  解得:          1分

  设滑块与车摩擦产生的热为Q,弹簧的最大弹性势能为EP,根据能量守恒有:

     1分

  

  解得:           1分

  (3)设弹簧再次回到原长时,车的速度为v1,滑块(和子弹)的速度为v2,根据动量守恒定律

        1分

  根据能量守恒:

    1分

  解得:车的速度大小为   1分

  (另一解舍去)


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