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如图5-13所示,在光滑水平轨道上有一小车质量为M2,它下面用长为L的绳系一质量为M1的砂袋,今有一水平射来的质量为m的子弹,它射入砂袋后并不穿出,而与砂袋一起摆过一角度θ。不计悬线质量,试求子弹射入砂袋时的速度V0多大?
从子弹入射前到摆动至最同点具有共同速度v为止,在这个过程中,水平方向不受外力,所以、动量守恒,由动量守恒定律有:
mv0=(M1+M1+m)v ③
  
【错解分析】错解: 由动量守恒定律:mv0=(M1+M2+m)v
  
  解得:
  没有很好地分析物理过程,盲目模仿,没有建立正确的物理模型,简单地将此类问题看成“冲击摆”,缺少物理模型变异的透彻分析。事实上,此题与“冲击摆”的区别在于悬点的不固定,而是随着小车往前移动的。当摆摆到最高点时,(M1+m)只是竖直方向的速度为零,而水平方向依然具有一定速度,即在最高点处(M1+m)具有动能。这一点是不少学生在分析物理过程及建立物理模型时最容易产生的错误。
  【正确解答】 子弹射入砂袋前后动量守恒,设子弹打入砂袋瞬间具有速度v0′,由动量守恒定律:
mv0=(M1+m)v′ ①
  此后(M1+m)在摆动过程中,水平方向做减速运动,而M2在水平方向做加速运动,当(M1+m)与M2具有共同水平速度时,悬线偏角θ达到最大,即竖直向上的速度为零,在这一过程中。满足机械能守恒,设共同速度为v,由机械能守恒有:
  
  但式①,②中有三个未知量,v0,v0′,v,还需再寻找关系。
  从子弹入射前到摆动至最同点具有共同速度v为止,在这个过程中,水平方向不受外力,所以、动量守恒,由动量守恒定律有:
mv0=(M1+M1+m)v ③
  
  【小结】 对于大部分学生来讲,掌握一定的物理模型并不困难,困难在于题目变化,新的题目中的模型如何能够转换成为我们熟悉的,旧有的,规范的物理模型中,进而用比较普遍运用的物理规律去求解,此题就是从滑动的小车摆(暂且这样称呼)迁延至“冲击摆”,找出两者之间的共同点与区别,达到解决问题的目的。  
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图12所示,半径和动能都相等的两个小球相向而行.甲球质量m甲大于乙球质量m乙,水平面是光滑的,两球做对心碰撞以后的运动情况可能是下述哪些情况?
A.甲球速度为零,乙球速度不为零
B.两球速度都不为零
C.乙球速度为零,甲球速度不为零
D.两球都以各自原来的速率反向运动

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

质量为2m的长木板静止地放在光滑的水平面上,如图甲所示,质量为m的小铅块(可视为质点)以水平速度v0滑上木板左端,恰能滑至木板右端与木板相对静止,铅块运动中所受的摩擦力始终不变.现将木块分成长度与质量均相等的两段(1、2)后紧挨着仍放在此水平面上,让小铅块以相同的初速度v0由木板1的左端开始滑动,如图乙所示.则下列判断中正确的是(   )
A.小铅块滑到木板2的右端前就与之保持相对静止
B.小铅块仍滑到木板2的右端与之保持相对静止
C.小铅块滑过木板2的右端后飞离木板
D.上面三种情况都有可能出现

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图16-1所示,一个连同装备总质量为M=100千克的宇航员,

在距离飞船为S=45米与飞船处于相地静止状态。宇航员背着
装有质量为m0=0.5千克氧气的贮氧筒,可以将氧气以V=50米/秒的喷咀喷出。为了安全返回飞船,必须向返回的相反方向喷出适量的氧,同时保留一部分氧供途中呼吸,且宇航员的耗氧率为 R=2.5×10-4千克/秒。
试计算:
小题1:(1)喷氧量应控制在什么范围?  返回所需的最长和最短时间是多少?
小题2:(2)为了使总耗氧量最低,应一次喷出多少氧?  返回时间又是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图5-6所示,物体A置于小车B上,A与B之间光滑无摩擦。它们以共同的速度v前进。突然碰到障碍物C,将A从车上碰了出去,A被碰回的速度大小也是v。问:小车B的速度将怎样变化?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

试在下述简化情况下,由牛顿定律和运动学公式导出动量守恒定律的表达式:系统是两个质点,相互作用力是恒力,不受其他力,沿直线运动,要求说明推导过程中每步的根据,以及公式中各符号和最后结果中各项的意义。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图6-2-10所示,人站在小车上不断用铁锤敲击小车的一端.下列各种说法中正确的是:(  )
A.如果地面水平、坚硬光滑,则小车将向右运动.
B.如果地面水平、坚硬光滑,则小车将在原地附近做往复运动.
C.如果地面阻力较大,则小车有可能断断续续地向右运动.
D.敲打时,铁锤跟小车间的相互作用力是内力,小车不可能发生运动.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

在光滑的水平面上有质量相等的A、B两球,其动量分别为10kg?m/s与2kg?m/s,方向均向东,且定为正方向,A球在B球后,当A球追上B球发生正碰,则相碰以后,A、B两球的动量可能分别为(  )
A.6kg?m/s,6kg?m/sB.-4kg?m/s,16kg?m/s
C.6kg?m/s,12kg?m/sD.3kg?m/s,9kg?m/s

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,一个平板小车放在光滑水平面上,平板车上有一立柱,立柱顶端用细线拴一个小球,使小球偏离竖直方向一个角度后由静止释放.释放后小球将和立柱发生多次碰撞,在二者相互作用的运动过程中,小车在水平面上(   )
A.一定向右运动B.一定向左运动
C.一定保持静D.可能向右运动,也可能向左运动

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同步练习册答案