Question

13．如圖所示，質(zhì)量為m₁=0.01kg的子彈以v₁=500m/s的速度水平擊中質(zhì)量為m₂=0.49kg的木塊并留在其中．木塊最初靜止于質(zhì)量為m₃=1.5kg的木板上，木板停止在光滑水平面上并且足夠長(zhǎng)．木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1，求：（g=10m/s²）
（1）子彈進(jìn)入木塊過程中產(chǎn)生的內(nèi)能△E₁；
（2）木塊在長(zhǎng)木板上滑動(dòng)過程中產(chǎn)生的內(nèi)能△E₂；
（3）木塊在長(zhǎng)木板上滑行的距離s．

Answer 1

分析 （1）子彈擊中木塊過程子彈與木塊系統(tǒng)動(dòng)量守恒，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律與能量守恒定律求出產(chǎn)生的內(nèi)能．
（2）木塊與木板組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律與能量守恒定律求出產(chǎn)生的內(nèi)能．
（3）由能量守恒定律可以求出木塊在木板滑行的距離．

解答 解：（1）當(dāng)子彈射入木塊時(shí)，由于作用時(shí)間極短，則m₃的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可認(rèn)為不變，
設(shè)子彈射入木塊后，它們的共同速度為v₂，以子彈的初速度方向?yàn)檎�方向�?br />對(duì)m₁、m₂組成的系統(tǒng)由動(dòng)量守恒定律有：m₁v₁=（m₁+m₂）v₂，
由能量守恒有：△E₁=$\frac{1}{2}$m₁v${\;}_{1}^{2}$-$\frac{1}{2}$（m₁+m₂）v${\;}_{2}^{2}$
聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)得子彈進(jìn)入木塊過程中產(chǎn)生的內(nèi)能：△E₁=1225J
（2）設(shè)木塊與木板相對(duì)靜止時(shí)的共同速度為v₃，以木塊的速度方向?yàn)檎�方向�?br />對(duì)m₁、m₂、m₃組成的系統(tǒng)由動(dòng)量守恒定律有：（m₁+m₂）v₂=（m₁+m₂+m₃）v₃
由能量守恒有：△E₂=$\frac{1}{2}$（m₁+m₂）v${\;}_{2}^{2}$-$\frac{1}{2}$（m₁+m₂+m₃）v${\;}_{3}^{2}$
聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)得木塊在長(zhǎng)木板上滑行過程中產(chǎn)生的內(nèi)能：△E₂=18.75J
（3）對(duì)m₁、m₂、m₃組成的系統(tǒng)由能量守恒定律得：μ（m₁+m₂）gs=△E₂，解得s=37.5m；
答：（1）子彈進(jìn)入木塊過程中產(chǎn)生的內(nèi)能△E₁為1225J；
（2）木塊在長(zhǎng)木板上滑動(dòng)過程中產(chǎn)生的內(nèi)能△E₂為18.75J；
（3）木塊在長(zhǎng)木板上滑行的距離為37.5m．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道力學(xué)綜合題，考查了動(dòng)量守恒定律與能量守恒定律的應(yīng)用，分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)過程是正確解題的關(guān)鍵，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律可以解題．