在固定的光滑水平杆(杆足够长)上,套有一个质量为m=0.5kg的光滑金属圆环。一根长为L=1m的轻绳,一端拴在环上,另一端系着一个质量为M=2kg的木块,如图所示。现有一质量为m0

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量守恒定律/2022-11-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

在固定的光滑水平杆(杆足够长)上,套有一个质量为m=0.5 kg的光滑金属圆环。一根长为L=1 m的轻绳,一端拴在环上,另一端系着一个质量为M=2 kg的木块,如图所示。现有一质量为m0=20 g的子弹以v0=1 000 m/s的水平速度射穿木块,子弹穿出木块后的速度为v=200 m/s(不计空气阻力和子弹与木块作用的时间),求:
(1)当子弹射穿木块后,木块向右摆动的最大高度为多大?
(2)当木块第一次返回到最低点时,木块的速度是多大?
(3)当木块第一次返回到最低点时,水平杆对环的作用力是多大?

◎ 答案

(1)8 m/s  (2)4.8 m/s  (3)153 N

◎ 解析

(1)设子弹从木块中穿出时木块的速度为v1,在子弹与木块相互作用的过程中两者动量守恒
m0v0=m0v+Mv1
解得v1=8 m/s
在木块与圆环一起向右运动的过程中,两者满足水平方向动量守恒Mv1=(M+m)v2
机械能守恒 (M+m)+Mgh
解得 h=0.64 m
(2)木块从最高点返回最低点的过程中,由水平方向动量守恒得 (M+m)v2=mv3+Mv4
机械能守恒(M+m)+Mgh=
解得 v3=12.8 m/s v4=4.8 m/s
v3=0 v4=8 m/s(舍去)
(3)第一次返回到最低点时,木块的速度v4=4.8 m/s,圆环的速度v3=12.8 m/s绳子拉力T1-Mg=M
解得T1=148 N
水平杆对环的作用力N1=T1+mg=153 N。

◎ 知识点

    专家分析,试题“在固定的光滑水平杆(杆足够长)上,套有一个质量为m=0.5kg的光滑金属圆环。一根长为L=1m的轻绳,一端拴在环上,另一端系着一个质量为M=2kg的木块,如图所示。现有一质量为m0…”主要考查了你对  【动量守恒定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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