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如图所示,质量M=0.40㎏的靶盒A位于光滑水平导轨上,开始时静止在O点,在O点...

如图所示,质量M=0.40㎏的靶盒A位于光滑水平导轨上,开始时静止在O点,在O点右侧有范围很广的“相互作用区域”,如图中的虚线区域.当靶盒A进入相互作用区域时便有向左的水平恒力F=20N作用.在P处有一固定的发射器B,它可根据需要瞄准靶盒每次发射一颗水平速度V=50m/s、质量m=0.10㎏的子弹,当子弹打入靶盒A后,便留在盒内,碰撞时间极短.若每当靶盒A停在或到达O点时,就有一颗子弹进入靶盒A内,求:
(1)当第一颗子弹进入靶盒A后,靶盒A离开O点的最大距离.
(2)当第三颗子弹进入靶盒A后,靶盒A从离开O点到又回到O点所经历的时间
(3)当第100颗子弹进入靶盒时,靶盒已经在相互作用区中运动的时间和.

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(1)第一颗子弹进入靶盒A后,根据碰撞过程系统动量守恒列出等式,再运用动能定理求解 (2)根据题意,A在的恒力F的作用返回O点时第二颗子弹正好打入,由于A的动量与第二颗子弹动量大小相同,方向相反,故第二颗子弹打入后,A将静止在O点. 由系统动量守恒和动能定理求解 (3)根据第2问的计算求出总时间 【解析】 (1)设第一颗子弹进入靶盒A后,子弹与靶盒的共内速度为v1. 根据碰撞过程系统动量守恒,有:mv=(m+M)v1 设A离开O点的最大距离为s1,由动能定理有: 解得:s1=1.25m (2)根据题意,A在的恒力F的作用返回O点时第二颗子弹正好打入,由于A的动量与第二颗子弹动量大小相同,方向相反,故第二颗子弹打入后,A将静止在O点.设第三颗子弹打入A后,它们的共同速度为v3,由系统动量守恒得:mv=(3m+M)v3 设A从离开O点到又回到O点所经历的时间为t,取碰后A运动的方向为正方向,由动量定理得: 解得:t=0.5s (3)从第(2)问的计算可以看出,第1、3、5、…(2n+1)颗子弹打入A后, A运动时间均为t=0.5s 故总时间t总=50t=25s 答:(1)当第一颗子弹进入靶盒A后,靶盒A离开O点的最大距离是1.25m (2)当第三颗子弹进入靶盒A后,靶盒A从离开O点到又回到O点所经历的时间是0.5s (3)当第100颗子弹进入靶盒时,靶盒已经在相互作用区中运动的时间和是25s.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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