题文
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
题型:未知 难度:其他题型
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总=50t=25s(4分)
解析
略
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,质量M=0.40kg的靶盒A位.....”主要考查你对 [动量守恒定律 ]考点的理解。
动量守恒定律
动量守恒定律:
1、内容:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
2、表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
3、动量守恒定律成立的条件:
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零;
②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多,可以忽略不计;
③系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
4、动量守恒的速度具有“四性”:
①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性。
动量守恒定律与机械能守恒定律的比较:
系统动量守恒的判断方法:
方法一:南动量守恒的条件判断动量守恒的步骤如下:
(1)明确系统由哪几部分组成。
(2)对系统中各物体进行受力分析,分清哪些是内力,哪些是外力。
(3)看所有外力的合力是否为零,或内力是否远大于外力,从而判断系统的动量是否守恒。
方法二:南系统动量变化情况判断动量守恒方法如下:
(1)明确初始状态系统的总动量是多少。
(2)对系统内的物体进行受力分析、运动分析,确定每一个物体的动量变化情况。
(3)确定系统动量变化情况,进而判定系统的动量是否守恒。





