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两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v02向左匀速运动,中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着,如图所示.现从水平方向迎面射来一颗子弹,质量为m4,速

题文

两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v02向左匀速运动,中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着,如图所示.现从水平方向迎面射来一颗子弹,质量为m4,速度为v0,子弹射入木块A并留在其中.求:
(1)在子弹击中木块后的瞬间木块A、B的速度vA和vB的大小;
(2)在子弹击中木块后的运动过程中弹簧的最大弹性势能.


题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)在子弹打入木块A的瞬间,由于相互作用时间极短,
弹簧来不及发生形变,A、B都不受弹力的作用,故vB=12v0
由于此时A不受弹力,木块A和子弹构成的系统在这极短过程中不受外力作用,系统动量守恒,
以子弹与A组成的系统为研究对象,以子弹的初速度方向为正方向,:
由动量守恒定律得:14mv0-m•v02=(14m+m)vA,解得:vA=-15v0,负号表示方向向左;
(2)由于木块A、木块B运动方向相同且vA<vB,故弹簧开始被压缩,
分别给A、B木块施以弹力,使得木块A加速、B变减速运动,弹簧不断被压缩,
弹性势能增大,直到二者速度相等时弹簧弹性势能最大,
在弹簧压缩过程木块A(包括子弹)、B与弹簧构成的系统动量守恒,机械能守恒.
设弹簧压缩量最大时共同速度为v,弹簧的最大弹性势能为Epm
以A、B与弹簧组成的系统为研究对象,以向左为正方向,
由动量守恒定律得:54mvA+mvB=(54m+m)v,
12•54mvA2+12mvB2=12(54m+m)v2+Epm
解得:v=13v0,Epm=140mv02
答:(1)在子弹击中木块后的瞬间木块A、B的速度分别为15v0、12v0
(2)在子弹击中木块后的运动过程中弹簧的最大弹性势能为140mv02

解析

12

考点

据考高分专家说,试题“两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上.....”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:


两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v02向左匀速运动,中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着,如图所示.现从水平方向迎面射来一颗子弹,质量为m4,速


两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v02向左匀速运动,中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着,如图所示.现从水平方向迎面射来一颗子弹,质量为m4,速


两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v02向左匀速运动,中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着,如图所示.现从水平方向迎面射来一颗子弹,质量为m4,速

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。

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