如图所示,光滑水平面上有一平板车B上表面水平,质量mB=2kg,在其左端放置一物块A,质量mA=2kg.开始A、B均处于静止状态.现有一颗质量为m0=0.0l kg的子弹以初速度v0=600m/s以的水平射向A.并瞬间从A中穿出,穿出后速度变为v=100m/s,已知A、B间有摩擦力作用,且A始终在B上,求:
(1)物块A的最大速度vA;
(2)平板车B的最大速度vB;
(3)子弹损失的动能;
(4)整个系统所产生的焦耳热.
解题思路:(1)当子弹射出A后,A获得速度,做匀减速直线运动,平板车做匀加速直线运动,知子弹射出A的瞬间,物体A的速度最大.对子弹和物体A组成的系统研究,运用动量守恒定律求出物体A的最大速度.
(2)当A、B速度相同时,平板车的速度最大,对A、B组成的系统研究,根据动量守恒定律求出平板车的最大速度.
(3)由动能的计算公式可以求出子弹减小的动能.
(4)由能量守恒定律可以求出系统产生的热量.
(1)对子弹和物体A组成的系统研究,内力远远大于外力,水平方向上动量守恒,选子弹速度的方向为正,有:
m0v0=m0v+mAvA
解得:vA=
m0v0−m0v
mA=[0.01×600−0.01×100/2]=2.5m/s.
(2)对A、B组成的系统研究,合外力为零,根据动量守恒定律得:
mAvA=(mA+mB)vB
解得:vB=1.25m/s.
(3)对子弹损失的动能:
△E=[1/2]m0v02-[1/2]m0v2=1750J;
(4)由能量守恒定律得,整个系统在整个过程中产生的热量:
Q=[1/2]m0v02-[1/2]m0v2-[1/2](mA+mB)vB2=1746.875J;
答:(1)物块A的最大速度为2.5m/s;
(2)平板车B的最大速度为1.25m/s;
(3)子弹损失的动能为1750J;
(4)整个系统所产生的焦耳热为1746.875J.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;功能关系.
考点点评: 分析清楚物体的运动过程,应用动量守恒定律、能量守恒定律即可正确解题.分析清楚运动过程、明确各过程所应用的物理规律是正确解题的关键.
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