精英家教網(wǎng)用長l=1.6m的輕繩懸掛一質(zhì)量為M=1.0kg的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn)).一顆質(zhì)量m=10g的子彈以水平速度v0=500m/s沿水平方向射穿木塊,射穿后的速度v=100m/s,子彈與木塊的作用時間極短,如圖所示.g=10m/s2.求:
(1)在子彈打擊木塊的過程中系統(tǒng)(子彈與木塊)產(chǎn)生的內(nèi)能Q.
(2)打擊后,木塊上擺的最大高度H.
(3)子彈射穿木塊后的瞬間,木塊所受繩的拉力T.
分析:(1)子彈穿過木塊過程中,子彈與木塊系統(tǒng)水平方向不受外力,系統(tǒng)動量守恒,根據(jù)動量守恒定律列式求解即可;
(2)子彈穿過木塊后,木塊受重力和拉力,只有重力做功,機(jī)械能守恒,根據(jù)機(jī)械能守恒定律列式求解即可;
(3)子彈穿過木塊后瞬間,重力和拉力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式列式求解即可.
解答:解:(1)子彈穿過木塊過程中,子彈與木塊系統(tǒng)水平方向不受外力,系統(tǒng)動量守恒,有
mv0=mv+Mv1
解得
v1=4m/s     ①
根據(jù)能量守恒定律,得到
Q=
1
2
m
v
2
0
-
1
2
m
v
2
 
-
1
2
M
v
2
1
=1192J               ②
即在子彈打擊木塊的過程中系統(tǒng)(子彈與木塊)產(chǎn)生的內(nèi)能Q為1192J.
(2)子彈穿過木塊后,木塊受重力和拉力,只有重力做功,機(jī)械能守恒,有
1
2
M
v
2
1
=MgH
     ③
解得
H=
v
2
1
2g
=0.8m 、
即木塊上擺的最大高度H為0.8m.
(3)子彈穿過木塊后瞬間,重力和拉力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律,有
T-Mg=M
v
2
1
l

解得
T=20N    ⑤
即子彈射穿木塊后的瞬間,木塊所受繩的拉力T為20N.
點(diǎn)評:本題關(guān)鍵是子彈射穿木塊過程中,系統(tǒng)動量守恒,木塊進(jìn)行擺動過程中機(jī)械能守恒,在圓弧最低點(diǎn),合力提供向心力,根據(jù)上述規(guī)律列式即可.
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

用長l=1.6m的輕繩懸掛一質(zhì)量為M=1.0kg的木塊.一顆質(zhì)量m=10g的子彈以水平速度v0=500m/s沿水平方向射穿木塊,射穿后的速度v=100m/s,如下圖所示.求 
(1)這一過程中系統(tǒng)(子彈與木塊)損失的機(jī)械能Q.
(2)打穿后,木塊能升的高度h.

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(1)在子彈打擊木塊的過程中系統(tǒng)(子彈與木塊)產(chǎn)生的內(nèi)能Q。

(2)打擊后,木塊上擺的最大高度H。

(3)子彈射穿木塊后的瞬間,木塊所受繩的拉力T。

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(1)在子彈打擊木塊的過程中系統(tǒng)(子彈與木塊)產(chǎn)生的內(nèi)能Q。

(2)打擊后,木塊上擺的最大高度H。

(3)子彈射穿木塊后的瞬間,木塊所受繩的拉力T。

 

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(1)在子彈打擊木塊的過程中系統(tǒng)(子彈與木塊)產(chǎn)生的內(nèi)能Q。

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(3)子彈射穿木塊后的瞬間,木塊所受繩的拉力T。

 

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