子弹打木块专题例题

子弹打木块专题例1、子弹以一定的初速度射入放在光滑水平面上的木块中，并共同运动下列说法中正确的是：()A、子弹克服阻力做的功等于木块动能的增加与摩擦生的热的总和B、木块对子弹做功的绝对值等于子弹对木块做的功C、木块对子弹的冲量大小等于子弹对木块的冲量D、系统损失的机械能等于子弹损失的动能和子弹对木块所做的功的差ACD例2、如图所示，质量为M=2kg的小车放在光滑水平面上，在小车右端放一质量为m=1kg的物块。两者间的动摩擦因数为μ=0.1，使物块以v1=0.4m/s的水平速度向左运动，同时使小车以v2=0.8m/s的初速度水平向右运动，（取g=10m/s2）求：（1）物块和小车相对静止时，物块和小车的速度大小和方向（2）为使物块不从小车上滑下，小车的长度L至少多大？Mmv1v2解：（1）木块先向左匀减速运动到0，再匀加速运动到共同速度VMmV1MmVV由动量守恒定律(m+M)V=Mv2-mv1V=0.4m/s（2）由能量守恒定律μmgL=1/2×Mv22+1/2×mv12-1/2×(m+M)V2L=0.48m（8分）一质量为M的长木板B静止在光滑水平面上，一质量为m的小滑块A（可视为质点）以水平速度v0从长木板的一端开始在木板上滑动，到达另一端滑块刚离开木板时的速度为1/3v0，若把此木板固定在水平桌面上，其它条件相同，求：滑块离开木板时的速度。96年全国24解：木板不固定时，如图示：S2v0/3VBALv0LAf1Bf2由动量守恒定律mv0=1/3mv0+MVV=2mv0/3M由能量守恒定律fL=1/2·mv02-1/2m·1/9v02-1/2·MV2=2/9·mv02(2-m/M)若把此木板固定在水平桌面上，滑块离开木板时的速度为v，由动能定理-fL=1/2·mv2-1/2·mv02由以上四式解得Mmvv4130例4、如图所示，质量为M的小车左端放一质量为m的物体.物体与小车之间的摩擦系数为μ，现在小车与物体以速度v0在水平光滑地面上一起向右匀速运动.当小车与竖直墙壁发生弹性碰撞后，物体在小车上向右滑移一段距离后一起向左运动，求物体在小车上滑移的最大距离.Mmv0解：小车碰墙后速度反向，由动量守恒定律Mmv0v0（M+m）V=（M-m）v0最后速度为V，由能量守恒定律MmVV1/2（M+m）v02-1/2（M+m）V2=μmgSgmMMS)(220变形题练习、如图所示，在光滑水平面上放有质量为2m的木板，木板左端放一质量为m的可视为质点的木块。两者间的动摩擦因数为μ，现让两者以v0的速度一起向竖直墙向右运动，木板和墙的碰撞不损失机械能，碰后两者最终一起运动。求碰后：（1）木块相对地面向右运动的最大距离L（2）木块相对木板运动的距离S2mmv0v0解：木板碰墙后速度反向如图示2mmv0v0（1）当木块速度减小为0时L2mmv1v=02mv0-mv0=2mv1v1=v0/2μmgL=1/2×mv02L=v02/2μg（2）当两者速度相同时v22mv2Sm2mv0-mv0=3mv2v2=v0/3μmgS=1/2×3mv02-1/2×3mv22S=4v02/3μg例5：长L=1m，质量M=1kg的木板AB静止于光滑水平面上。在AB的左端有一质量m=1kg的小木块C，现以水平恒力F=20N作用于C，使其由静止开始向右运动至AB的右端，C与AB间动摩擦因数μ=0.5，求F对C做的功及系统产生的热量ABCM=1kgm=1kgF=20N解：由于C受到外力作用所以系统动量不守恒，设木板向前运动的位移是S，则木块的位移为S+L,时间为tABCFSL对C：F（S+L）-μmg（S+L）=1/2×mvm2（F-μmg）t=mvm对AB：μmgS=1/2×MvM2μmgt=MvM解以上四式得：vm=3vMS=0.5mF对C做的功W=F（S+L）=30J摩擦生的热Q=μmgL=5J例6、光滑水平面上静置厚度不同的木块A与B，质量均为M。质量为m的子弹具有这样的水平速度：它击中可自由滑动的木块A后，正好能射穿它。现A固定，子弹以上述速度穿过A后，恰好还能射穿可自由滑动的B，两木块与子弹的作用力相同。求两木块厚度之比。v0AVv0ABVB解：设A木块厚度为a，B木块厚度为b射穿自由滑动的A后速度为Vmv0=(m+M)Vfa=1/2×mv02-1/2×(m+M)V2=1/2×mv02×M/(m+M)子弹射穿固定的A后速度为v1，射穿B后速度为VB1/2×mv12=1/2×mv02-fa=1/2×(m+M)V2mv1=(m+M)VBfb=1/2×mv12-1/2×(m+M)VB2=1/2×mv12×M/(m+M)∴a/b=v02/v12=(M+m)/m南京04年检测二17如图示，在光滑水平桌面上静置一质量为M=980克的长方形匀质木块，现有一颗质量为m=20克的子弹以v0=300m/s的水平速度沿其轴线射向木块，结果子弹留在木块中没有射出，和木块一起以共同的速度运动。已知木块沿子弹运动方向的长度为L=10cm，子弹打进木块的深度为d=6cm，设木块对子弹的阻力保持不变。（1）求子弹和木块的共同的速度以及它们在此过程中所增加的内能。（2）若子弹是以V0=400m/s的水平速度从同一方向射向该木块的，则它能否射穿该木块？（3）若能射穿木块，求子弹和木块的最终速度是多少？v0v0V解：（1）由动量守恒定律mv0=(M+m)VV=6m/s系统增加的内能等于系统减少的动能Q=fd=1/2×mv02-1/2×(M+m)V2=900-1/2×36=882J（2）设以400m/s射入时，仍不能打穿，射入深度为d′由动量守恒定律mV0=(M+m)V′V′=8m/sQ′=fd′=1/2×mv0′2-1/2×(M+m)V′2=1600-1/2×64=1568Jd′/d=1568/882=16/9∴d′=16/9×6=10.7cmL所以能穿出木块题目下页v1v2（3）设射穿后，最终子弹和木块的速度分别为v1和v2,系统产生的内能为fL=10/6×fd=5/3×882=1470J由动量守恒定律mV0=mv1+Mv2由能量守恒定律fL=1/2×mV02-1/2×Mv12-1/2×mv22代入数字化简得v1+49v2=400v12+49v22=13000消去v1得v22-16v2+60=0解得v1=106m/sv2=6m/s题目上页例7、质量为2m、长为L的木块置于光滑的水平面上，质量为m的子弹以初速度v0水平向右射穿木块后速度为v0/2。设木块对子弹的阻力F恒定。求：（1）子弹穿过木块的过程中木块的位移（2）若木块固定在传送带上，使木块随传送带始终以恒定速度uv0水平向右运动，则子弹的最终速度是多少？v02mm解析：（1）设子弹穿过木块后木块获得的速度是V由系统动量守恒得：mv0=mv0/2+2mV(1)由能量守恒得：FL=1/2×mv02-1/2×2mV2-1/2×m(v0/2)2(2)对木块有：FS=1/2×2mV2（3）解得：木块的速度V=v0/4木块的位移S=L/5（2）在此过程中，由于木块受到传送带的作用力，所以系统动量不守恒。以子弹为研究对象:由动量定理得：mv0-mv=Ft(1)由动能定理得：1/2×mv02-1/2×mv2=F(ut+L)(2)解以上两式得v，解得：202085vuvuv当(v0-u)25/8×v02即取上式的值vvu04/101当(v0-u)25/8×v02方程无解，表明子弹不能穿出木块。即uvvu时04/1012001年春季北京:如图所示，A、B是静止在水平地面上完全相同的两块长木板。A的左端和B的右端相接触。两板的质量皆为M=2.0kg，长度皆为l=1.0m,C是一质量为m=1.0kg的木块．现给它一初速度v0=2.0m/s，使它从B板的左端开始向右动．已知地面是光滑的，而C与A、B之间的动摩擦因数皆为μ=0.10．求最后A、B、C各以多大的速度做匀速运动．取重力加速度g=10m/s2.ABCM=2.0kgM=2.0kgv0=2.0m/sm=1.0kg解：先假设小物块C在木板B上移动距离x后，停在B上．这时A、B、C三者的速度相等，设为V．ABCVABCv0Sx由动量守恒得VMmmv)2(0①在此过程中，木板B的位移为S，小木块C的位移为S+x．由功能关系得2022121)(mvmVxsmg20221)2(21mvVMmmgx2221MVmgs相加得②解①、②两式得gmMMvx)2(20③代入数值得mx6.1④题目下页x比B板的长度l大．这说明小物块C不会停在B板上，而要滑到A板上．设C刚滑到A板上的速度为v1，此时A、B板的速度为V1，如图示：ABCv1V1则由动量守恒得1102MVmvmv⑤由功能关系得mglMVmvmv2121202212121⑥以题给数据代入解得202481V5242524821v由于v1必是正数，故合理的解是smV/155.0202481⑦smv/38.152421⑧题目上页下页ABCV2V1y当滑到A之后，B即以V1=0.155m/s做匀速运动．而C是以v1=1.38m/s的初速在A上向右运动．设在A上移动了y距离后停止在A上，此时C和A的速度为V2，如图示：由动量守恒得211)(VMmmvMV⑨解得V2=0.563m/s⑩由功能关系得mgyVMmMVmv222121)(212121解得y=0.50my比A板的长度小，故小物块C确实是停在A板上．最后A、B、C的速度分别为:smVVA/563.02smVVB/155.01smVVAC/563.0题目上页例、如图示，M为悬挂在竖直平面内某一点O的木质小球，（可以看作质点）悬线长为L，质量为m的子弹以水平初速v0射入球在中而未穿出，要使子弹射入小球后，小球能在竖直平面内运动，悬线始终不发生松弛，求子弹的初速度v0的大小应满足的条件（不计空气阻力）Mmv0O解：若小球能在竖直平面内作圆周运动，到最高点的速度为Vm1V2/L≥m1g式中m1=（M+m）由机械能守恒定律1/2m1V2+m1g×2L=1/2m1V125gLV1由动量守恒定律mv0=（M+m）V15gLmMmv0若小球只能在下半个圆周内作摆动1/2m1V22=m1gh≤m1gL2gLV22gLmMmv0例5、如图所示，长为l质量为m1的木板A置于光滑水平面上，左端放一质量为m2的物体B.物体与木板之间的动摩擦因数为μ，现在A与B以速度v0在水平光滑地面上一起向右匀速运动.当A与竖直墙壁发生弹性碰撞后，要使物体一直不从木板上掉下来，v0必须满足什么条件？m1m2v0AB解：木板碰墙后速度反向，由动量守恒定律(向左为正向)m1m2v0v0（m1+m2）V=（m1–m2）v0讨论:（1）若m1m2最后以共同速度为V向左运动，m1m2VV由能量守恒定律1/2（m1+m2）v02-1/2（m1+m2）V2≤μm2gl1210/)(21mglmmvm1m2v0v0（2）若m1=m2碰后系统的总动量为0，最后都静止在水平面上,设静止时物体在木板的右侧,m1m2由能量守恒定律1/2（m1+m2）v02≤μm2glglmmglmv)(/22120（3）若m1m2木板能与墙多次碰撞,每次碰后的总动量都向右,最后木板静止在靠近墙壁处,B静止在A右侧.由能量守恒定律1/2（m1+m2）v02≤μm2gl)(/22120mmglmv