Question

有一炮竖直向上发射炮弹,炮弹的质量为M=6.0kg(内含炸药的质量可以忽略不计),射出时的初速度v₀=60m/s。当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片,其中一片质量为m=4.0kg。现要求这一片不能落到以发射点为圆心、以R=600m为半径的圆周范围内,则刚爆炸完时两弹片的总动能至少多大？(,忽略空气阻力)

Answer 1

本题考查反冲模型的动量守恒问题，炮弹射出后根据竖直上抛规律计算出初速度，再由射出过程中系统动量守恒可计算出相关速度和物理量
设炮弹止升到达最高点的高度为H,根据匀变速直线运动规律,有：
……1分         解得，=180m………1分
设质量为M的弹片刚爆炸后，其中质量为m的一块的速度为,另一块的速度为,根据动量守恒定律,有：……2分
设质量为的弹片运动的时间为,根据平抛运动规律,有：
……1分         ……1分
解得，=100m/s,=200m/s………2分（各1分）
炮弹刚爆炸后,两弹片的总动能
……1分         代入数值得………1分