如图所示,质量M=0.40kg的靶盒A位于光滑水平导轨上,开始时静止在O点,在O点右侧有范围很广的“相互作用区域”,如图中的虚线区域。当靶盒A进入相互作用区域时便有向左的水平

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量守恒定律/2022-11-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,质量M=0.40kg的靶盒A位于光滑水平导轨上,开始时静止在O点,在O点右侧有范围很广的“相互作用区域”,如图中的虚线区域。当靶盒A进入相互作用区域时便有向左的水平恒力F=20N作用。在P处有一固定的发射器B,它可根据需要瞄准靶盒每次发射一颗水平速度v0=50m/s、质量m=0.10kg的子弹,当子弹打入靶盒A后,便留在盒内,碰撞时间极短。若每当靶盒A停在或到达O点时,就有一颗子弹进入靶盒A内,求:
(1)当第一颗子弹进入靶盒A后,靶盒A离开O点的最大距离
(2)当第三颗子弹进入靶盒A后,靶盒A从离开O点到又回到O点所经历的时间
(3)当第100颗子弹进入靶盒A时,靶盒A已经在相互作用区中运动的时间

◎ 答案

(1)设第一颗子弹进入靶盒A后,子弹与靶盒的共同速度为v1
根据动量守恒,有:mv0=(m+M)v1  (3分)
设A离开O点的最大距离为s1,由动能定理有:
-Fs1=0-
解得:s1=1.25m(2分)
(2)根据题意,A在恒力F作用下返回O点时第二颗子弹正好打入,由于A的动量与第二颗子弹动量大小相同、方向相反,故第二颗子弹打入后,A将静止在O点。(1分)
设第三颗子弹打入A后,它们的共同速度为v3,由动量守恒得:mv0=(3m+M)v3 (2分)
设A从离开O点到又回到O点所经历的时间为t,取碰后A运动的方向为正方向,由动量定理得:
-F=0-(3分)
解得:t=0.5s(2分)
(3)从第(2)问的计算可以看出,每1、3、5、……(2n+1)颗子弹打入A后,A运动时间均为t="0.5s " 故总时间t=50t=25s(4分)

◎ 解析

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,质量M=0.40kg的靶盒A位于光滑水平导轨上,开始时静止在O点,在O点右侧有范围很广的“相互作用区域”,如图中的虚线区域。当靶盒A进入相互作用区域时便有向左的水平…”主要考查了你对  【动量守恒定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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