题目内容
【题目】如图所示,质量为M=10.0kg的小车在光滑水平面上以v1=4m/s速度向右运动,一人背靠竖直墙壁为避免小车撞向自己,拿起水枪以v2=8.0m/s的水平速度将一股水流自右向左射向小车后壁,射到车壁的水全部流入车厢内,忽略空气阻力,已知水枪的水流流量恒为Q=5.0×10-5m3/s(单位时间内流过横截面的水流体积),水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,不计空气阻力。求:
(1)经多长时间可使小车速度与原来等大反向?
(2)小车速度减为零之后保持不动,此人继续持水枪冲击小车,问小车受到的水对它的水平作用力有多大?
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【答案】(1)400s;(2)0.4N
【解析】
(1)取水平向右为正方向,由于水平面光滑,经
时间,流入车内的水的质量为
,则
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对车和水流,在水平方向没有外力,系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得
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代入数据解得
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(2)设
时间内,水的体积为
,质量为
,则
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设小车队水流的水平作用力为
,根据动量定理得
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代入数据由解得
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根据牛顿第三定律,水流对小车的平均作用力为
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