Question

【題目】如圖所示，兩物塊A、B并排靜置于高h=0.80m的光滑水平桌面上，物塊的質(zhì)量均為M=0.60 kg。一顆質(zhì)量m=0.10 kg的子彈C以v0=100m/s的水平速度從左面射入A，子彈射穿A后接著射入B并留在B中，此時(shí)A、B都沒(méi)有離開(kāi)桌面。已知物塊A的長(zhǎng)度為0.27m，A離開(kāi)桌面后，落地點(diǎn)到桌邊的水平距離s=2.0m。設(shè)子彈在物塊A、B 中穿行時(shí)受到的阻力保持不變，空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2。

（1）物塊A和物塊B離開(kāi)桌面時(shí)速度的大小分別是多少；

（2）求子彈在物塊B中穿行過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量；

（3）為了使子彈在物塊B中穿行時(shí)物塊B未離開(kāi)桌面，求物塊B到桌邊的最小距離。

Answer 1

【答案】（1）5.0m/s 10m/s（2）52.5J（3）2.5×10-2m

【解析】

(1)子彈射穿物塊A后，A以速度vA沿桌面水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)t=0.40s

A離開(kāi)桌邊的速度=5.0m/s

設(shè)子彈射入物塊B后，子彈與B的共同速度為vB，子彈與兩物塊作用過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒：

B離開(kāi)桌邊的速度=10m/s

（2）設(shè)子彈離開(kāi)A時(shí)的速度為，子彈與物塊A作用過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒：

m/s

子彈在物塊B中穿行的過(guò)程中，由能量守恒

①

子彈在物塊A中穿行的過(guò)程中，由能量守恒

②

由①②解得m

（3）子彈在物塊A中穿行的過(guò)程中，物塊A在水平桌面上的位移為s1,根據(jù)動(dòng)能定理

③

子彈在物塊B中穿行的過(guò)程中，物塊B在水平桌面上的位移為s2，根據(jù)動(dòng)能定理

④

由②③④解得物塊B到桌邊的最小距離smin=2.5×10-2m

本題考查動(dòng)量守恒與能量守恒的應(yīng)用，物塊A被子彈射穿后做平拋運(yùn)動(dòng)飛出桌面，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可求得平拋運(yùn)動(dòng)的初速度及子彈射穿后木塊的速度，在子彈射穿木塊過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，子彈射進(jìn)木塊B中，木塊B向右加速，使得A、B分離，如果以子彈、木塊A、B為一個(gè)系統(tǒng)，內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，系統(tǒng)動(dòng)量始終守恒，初狀態(tài)為AB靜止，末狀態(tài)為子彈與B共速，列式可求得B的速度，再以子彈和木塊A為研究對(duì)象，動(dòng)量守恒可求得子彈飛出后的速度，此時(shí)AB速度相同，再以子彈和B為一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)動(dòng)能的減小量完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，系統(tǒng)的內(nèi)能為阻力乘以相對(duì)距離及打進(jìn)物體B的深度，由此可求解