Question

【題目】如圖所示，兩物塊A、B并排靜置于高h=0.80m的光滑水平桌面上，物塊的質量均為M=0.60 kg。一顆質量m=0.10 kg的子彈C以v0=100m/s的水平速度從左面射入A，子彈射穿A后接著射入B并留在B中，此時A、B都沒有離開桌面。已知物塊A的長度為0.27m，A離開桌面后，落地點到桌邊的水平距離s=2.0m。設子彈在物塊A、B 中穿行時受到的阻力保持不變，空氣阻力不計，g取10m/s2。

（1）物塊A和物塊B離開桌面時速度的大小分別是多少；

（2）求子彈在物塊B中穿行過程中系統(tǒng)產生的熱量；

（3）為了使子彈在物塊B中穿行時物塊B未離開桌面，求物塊B到桌邊的最小距離。

Answer 1

【答案】（1）5.0m/s 10m/s（2）52.5J（3）2.5×10-2m

【解析】

(1)子彈射穿物塊A后，A以速度vA沿桌面水平向右勻速運動，離開桌面后做平拋運動t=0.40s

A離開桌邊的速度=5.0m/s

設子彈射入物塊B后，子彈與B的共同速度為vB，子彈與兩物塊作用過程系統(tǒng)動量守恒：

B離開桌邊的速度=10m/s

（2）設子彈離開A時的速度為，子彈與物塊A作用過程系統(tǒng)動量守恒：

m/s

子彈在物塊B中穿行的過程中，由能量守恒

①

子彈在物塊A中穿行的過程中，由能量守恒

②

由①②解得m

（3）子彈在物塊A中穿行的過程中，物塊A在水平桌面上的位移為s1,根據動能定理

③

子彈在物塊B中穿行的過程中，物塊B在水平桌面上的位移為s2，根據動能定理

④

由②③④解得物塊B到桌邊的最小距離smin=2.5×10-2m

本題考查動量守恒與能量守恒的應用，物塊A被子彈射穿后做平拋運動飛出桌面，由平拋運動規(guī)律可求得平拋運動的初速度及子彈射穿后木塊的速度，在子彈射穿木塊過程中系統(tǒng)動量守恒，子彈射進木塊B中，木塊B向右加速，使得A、B分離，如果以子彈、木塊A、B為一個系統(tǒng)，內力遠遠大于外力，系統(tǒng)動量始終守恒，初狀態(tài)為AB靜止，末狀態(tài)為子彈與B共速，列式可求得B的速度，再以子彈和木塊A為研究對象，動量守恒可求得子彈飛出后的速度，此時AB速度相同，再以子彈和B為一個系統(tǒng)，系統(tǒng)動能的減小量完全轉化為內能，系統(tǒng)的內能為阻力乘以相對距離及打進物體B的深度，由此可求解