Question

如圖所示，一顆質(zhì)量為m=10g的子彈以水平速度v₀=200m/s擊穿一個(gè)靜止于光滑水平面上的沙箱后，速度減小為v=100m/s．已知沙箱的質(zhì)量為M=0.5kg．求：
（1）沙箱被擊穿后的速度v′的大��；
（2）這一過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q的大小．

Answer 1

分析：（1）子彈射擊沙箱的過(guò)程，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，列式求解沙箱被擊穿后的速度v′的大小；
（2）這一過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q的大小等于系統(tǒng)機(jī)械能的減小，由能量守恒求解Q．

解答：解：（1）以子彈和沙箱組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，取向右為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒，得：
  mv₀=mv+Mv′
解得：v=

mv0-mv

M

=

0.01×(200-100)

0.5

m/s=2m/s
（2）根據(jù)能量守恒得：Q=

1

2

m

v

2 0

-(

1

2

m

v

2

+

1

2

Mv

′

2

)
解得：Q=

1

2

×0.01×2002-（

1

2

×0.01×1002+

1

2

×0.5×22）=149（J）
答：
（1）沙箱被擊穿后的速度v′的大小為2m/s；
（2）這一過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q的大小為149J．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于碰撞過(guò)程，關(guān)鍵要掌握其基本規(guī)律：系統(tǒng)的動(dòng)量守恒和能量守恒．解題時(shí)，要注意選取正方向，特別是方向有變化時(shí)，要用符號(hào)表示出速度的方向．