【解析】
设子弹初速度为v0,射入厚度为2d的钢板后, 由动量守恒得:mv0=(2m+m)V(2分) 2d=此过程中动能损失为:ΔE损=f·解得ΔE=
112mv0-×3mV2(2分) 2212mv0 3分成两块钢板后,设子弹穿过第一块钢板时两者的速度分别为v1和V1:mv1+mV1=mv0(2分)
d=因为子弹在射穿第一块钢板的动能损失为ΔE损1=f·由能量守恒得:
mv0(1分),
2111222mv1+mV1=mv0-ΔE损1(2分) 222且考虑到v1必须大于V1,
解得:v1=(?123)v0 6设子弹射入第二块钢板并留在其中后两者的共同速度为V2,
由动量守恒得:2mV2=mv1(1分) 损失的动能为:ΔE′=联立解得:ΔE′=
1122mv1-×2mV2(2分) 22mv0
213(1?)×22x(1分), 因为ΔE′=f·
可解得射入第二钢板的深度x为:
(2分)
子弹打木块系统能量损失完全转化为了热量,相互作用力乘以相对位移为产生的热量,以系统为研究对象由能量守恒列式求解
6.如图所示,静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列,质量均为m,人在极端的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离L时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离L时与第三车相碰,三车以共同速度又运动了距离L时停止。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k倍,重力加速度为g,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用,碰撞时间很短,忽略空气阻力,求:
(1)整个过程中摩擦阻力 所做的总功; (2)人给第一辆车水平冲量的大小; (3)第一次与第二次碰撞系统功能损失之比。 【答案】
【解析】略
7.卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。发现质子的核反应为:
。已
知氮核质量为mN=14.00753u,氧核的质量为mO=17.00454u,氦核质量mHe=4.00387u,质子(氢核)质量为mp=1.00815u。(已知:1uc2=931MeV,结果保留2位有效数字)求: (1)这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应?相应的能量变化为多少?
(2)若入射氦核以v0=3×107m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核。反应生成的氧核和质子同方向运动,且速度大小之比为1:50。求氧核的速度大小。 【答案】(1)吸收能量,1.20MeV;(2)1.8×106m/s 【解析】
(1)这一核反应中,质量亏损:△m=mN+mHe-mO-mp=14.00753+4.00387-17.00454-1.00815=-0.00129u
由质能方程,则有△E=△m c2=-0.00129×931=-1.20MeV 故这一核反应是吸收能量的反应,吸收的能量为1.20MeV
(2)根据动量守恒定律,则有:mHe v0=mH vH+mOvO 又:vO:vH=1:50 解得:vO=1.8×106m/s
8.如图所示,甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m,两船沿同一直线、同一方向运动,速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞,乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船,甲船上的人将货物接住,求抛出货物的最小速度.(不计水的阻力)
【答案】4v0 【解析】 【分析】
在抛货物的过程中,乙船与货物组成的动量守恒,在接货物的过程中,甲船与货物组成的系统动量守恒,在甲接住货物后,甲船的速度小于等于乙船速度,则两船不会相撞,应用动量守恒定律可以解题. 【详解】
设抛出货物的速度为v,以向右为正方向,由动量守恒定律得:乙船与货物:
12mv0=11mv1-mv,甲船与货物:10m×2v0-mv=11mv2,两船不相撞的条件是:v2≤v1,解得:v≥4v0,则最小速度为4v0. 【点睛】
本题关键是知道两船避免碰撞的临界条件是速度相等,应用动量守恒即可正确解题,解题时注意研究对象的选择以及正方向的选择.
9.如图,一质量为M的物块静止在桌面边缘,桌面离水平地面的高度为h.一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度v0/2 射出.重力加速度为g.求: (1)此过程中系统损失的机械能;
(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离.
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