Question

（09年长郡中学月考）（12分）如图所示，静止在光滑水平面上的小车质量为M=20kg. 从水枪中喷的水柱，横截面积为S=10cm²，速度为v=10m/s，水的密度为ρ=1.0×10³kg/m³. 若用水枪喷出的水从车后沿水平方向冲击小车的前壁，且冲击到小车前壁的水全部沿前壁淌入小车中.

 

(1) 求当有质量为m=5kg的水进入小车时，小车的速度大小；

(2) 若将小车固定在水平面上，且水冲击到小车前壁后速度立即变为零，求水对小车的冲击力大小。

Answer 1

解析：

(1)淌入小车的水与小车组成的系统动量守恒，当淌入质量为m的水后，小车速度为v₁，则有

     

                   

解得  m/s=2m/s   …………………（6分）

    

(2)在极短的时间Δt内，冲击小车的水的质量为Δm=      

                  

此时，水对车的冲击力为F，据动量定理有

 

    

                

=1.0×10³×10×10^-4×10²=100N     …………………（6分）