精英家教網(wǎng)如圖所示,質(zhì)量M=0.040kg的靶盒A靜止在光滑水平導(dǎo)軌上的O點,水平輕質(zhì)彈簧一端栓在固定擋板P上,另一端與靶盒A連接,Q處有一固定的發(fā)射器B,它可以瞄準靶盒發(fā)射一顆水平速度為v0=50m/s,質(zhì)量m=0.010kg的彈丸,當彈丸打入靶盒A后,便留在盒內(nèi),碰撞時間極短,不計空氣阻力,求
(1)彈丸打入靶盒A的過程中,系統(tǒng)損失的機械能.
(2)彈丸進入靶盒A后,彈簧的最大彈性勢能.
分析:根據(jù)能量守恒來計算損失的機械能,根據(jù)動量守恒定律列出等式,由系統(tǒng)機械能守恒求出最大彈性勢能.
解答:解:(1)彈丸進入靶盒A后,彈丸與靶盒A的共同速度設(shè)為v,由系統(tǒng)動量守恒得:
mv0=(m+M)v
系統(tǒng)損失的機械能為
△EP=
1
2
mv02-
1
2
(m+M)v2,
代入數(shù)據(jù)的△EP=10J.
(2)彈丸進入靶盒A后,彈丸與靶盒A的共同速度設(shè)為v,由系統(tǒng)動量守恒得:
mv0=(m+M)v
靶盒A的速度減為零時,彈簧的彈性勢能最大,由系統(tǒng)機械能守恒得:
Ep=
1
2
(m+M)v2
解得:Ep=
m2
2(m+M)
 
 
v02
代入數(shù)值得 Ep=2.5J
答:(1)彈丸打入靶盒A的過程中,系統(tǒng)損失的機械能為10J.
(2)彈丸進入靶盒A后,彈簧的最大彈性勢能為2.5J.
點評:應(yīng)用動量守恒定律時要清楚研究的對象和守恒條件
把動量守恒和能量守恒結(jié)合起來列出等式求解是常見的問題.
練習冊系列答案
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(2011?河南二模)如圖所示,質(zhì)量m=0.78kg的金屬塊放在水平桌面上,在斜向上的恒定拉力F作用下,向右以v0=2.0m/s的速度作勻速直線運動,已知F=3.0N,方向與水平面之間的夾角θ=37°.(sinθ=0.6,cosθ=0.8,g取10m/s2
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損失,g取10m/s2,求:
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如圖所示:質(zhì)量M=0.40kg的靶盒A位于光滑水平導(dǎo)軌上,開始時靜止在O點,在O點右側(cè)有范圍很廣的“相互作用區(qū)域”,如圖中劃虛線部分所示,當靶盒A進入相互作用區(qū)時便受指向O點的恒力F=20N作用,P處有一固定的發(fā)射器B,它可根據(jù)需要瞄準靶盒并每次發(fā)射一顆水平速度υ0=50m/s、質(zhì)量m=0.10kg的子彈,當子彈打入靶盒A后,便留在盒內(nèi),碰撞時間極短.現(xiàn)約定,每當靶盒A停在或到達O點時,都有一顆子彈進入靶盒A內(nèi).
(1)當?shù)谝活w子彈進入靶盒A后,靶盒A離開O點最大距離為多少?
(2)當?shù)谌w子彈進入靶盒A后,靶盒A從離開O點到又回到O點所經(jīng)歷時間為多少?
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