Question

如圖所示，水平傳送帶AB長(zhǎng)L=8.3m，質(zhì)量為M=1kg的木塊隨傳送帶一起以v₁=2m/s的速度向左勻速運(yùn)動(dòng)（傳送帶的傳送速度恒定），木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5．當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)至最左端A點(diǎn)時(shí)，一顆質(zhì)量為m=20g的子彈以v₀=300m/s水平向右的速度正對(duì)射入木塊并穿出，穿出時(shí)速度u=50m/s，以后每隔1s就有一顆同樣的子彈射向木塊，設(shè)子彈射穿木塊的時(shí)間極短，且每次射入點(diǎn)各不相同，木塊的質(zhì)量保持不變，g取10m/s²．求：

（1）在被第二顆子彈擊中前，木塊向右運(yùn)動(dòng)離A點(diǎn)的最大距離？

（2）從第一顆子彈射中木塊到木塊剛要被第二顆子彈擊中的過(guò)程中，子彈、木塊和傳送帶這一系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能是多少？

 

Answer 1

【答案】

（1）第一顆子彈射入木塊過(guò)程中動(dòng)量守恒    

解得：=3m/s  

  木塊向右作減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為m/s² 

木塊速度減小為零所用時(shí)間    解得t₁ =0.6s<1s   

所以木塊在被第二顆子彈擊中前向右運(yùn)動(dòng)離A點(diǎn)最遠(yuǎn)時(shí)，速度為零，移動(dòng)距離為

解得s₁=0.9m．   

（2）第一顆子彈擊穿木塊過(guò)程中產(chǎn)生的熱能為

 =872.5J

木塊向右減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)傳送帶的位移為S₂=V₁t₁ +s₁ =2.1m 

產(chǎn)生的熱能為  Q₂=μMg S₂=10.5J

在第二顆子彈射中木塊前，木塊再向左作加速運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t₂=1s－0.6s=0.4s 

速度增大到v_­2=at₂=2m/s（恰與傳送帶同速）   

向左移動(dòng)的位移為   s₃=at₂²=0.4m

木塊向左加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)傳送帶的位移為S₄=V₁t₂-s₃=0.4m  

產(chǎn)生的熱能為  Q₃=μMg S₄=2J

所求過(guò)程中產(chǎn)生的熱能為Q=Q₁＋Q₂＋Q­₃=872.5J+10.5J+2J=885J

【解析】略