2021高考物理最新模拟题精选训练(碰撞与动量守恒)专题04子弹打木块模型(含解析)
17页1、2017高考物理最新模拟题精选训练(碰撞与动量守恒)专题04子弹打木块模型(含解析)专题04 子弹打木块模型1(2017福建霞浦一中期中)如图所示,在光滑水平面上有一辆质量M=8kg的平板小车,车上有一个质量m=1.9 kg的木块(木块可视为质点),车与木块均处于静止状态一颗质量m0=0.1kg的子弹以v0=200m/s的初速度水平向左飞,瞬间击中木块并留在其中已知木块与平板之间的动摩擦因数=0.5,(g=10m/s2)求:(1)子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度(2)若木块不会从小车上落下,求三者的共同速度(3)若是木块刚好不会从车上掉下,则小车的平板至少多长?【解答】解:(1)子弹射入木块过程系统动量守恒,以水平向左为正,则由动量守恒有:m0v0=(m0+m)v1,解得:v1=10m/s;(2)子弹、木块、小车系统动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得:(m0+m)v1=(m0+m+M)v,解得:v=2m/s;(3)子弹击中木块到木块相对小车静止过程,由能量守恒定律得:(m0+m)v12=(m0+m)gL+(m0+m+M)v2,解得:L=8m;答:(1)子弹射入木块后瞬间子
2、弹和木块的共同速度为10m/s(2)若木块不会从小车上落下,三者的共同速度为2m/s(3)若是木块刚好不会从车上掉下,则小车的平板长度至少为8m2 . 如图所示,在光滑水平地面上的木块M紧挨轻弹簧靠墙放置。子弹m以速度v0沿水平方向射入木块并在极短时间内相对于木块静止下来,然后木块压缩劲度系数未知弹簧至弹簧最短已知子弹质量为m,木块质量是子弹质量的9倍,即M=9m;弹簧最短时弹簧被压缩了x;劲度系数为k、形变量为x的弹簧的弹性势能可表示为Ep=kx2。求:(i)子弹射入木块到刚相对于木块静止的过程中损失的机械能;(ii)弹簧的劲度系数。【名师解析】(1)设子弹射入木块到刚相对于木块静止时的速度为v,由动量守恒定律,mv0=(m+M)v,解得v= v0/10。设子弹射入木块到刚相对于木块静止的过程中损失的机械能为E,由能量守恒定律:E=mv02-(m+M)v2代入数据得E =。【点评】此题涉及两个模型,子弹打木块模型和轻弹簧模型。子弹打木块模型,一定有机械能损失,损失的机械能等于系统动能之差,也等于子弹所受阻力乘以子弹打入木块的深度(若子弹从木块穿出,则损失的机械能等于子弹所受阻力乘以木
3、块长度)。3(8分)(2016高考海南物理)如图,物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下,初始时静止;从发射器(图中未画出)射出的物块B沿水平方向与A相撞,碰撞后两者粘连在一起运动,碰撞前B的速度的大小v及碰撞后A和B一起上升的高度h均可由传感器(图中未画出)测得。某同学以h为纵坐标,v2为横坐标,利用实验数据作直线拟合,求得该直线的斜率为k=1.92 10-3s2/m。已知物块A和B的质量分别为mA=0.400kg和mB=0.100kg,重力加速度大小g=9.8m/s2。(i)若碰撞时间极短且忽略空气阻力,求h-v2直线斜率的理论值k0。(ii)求k值的相对误差100%,结果保留1位有效数字。【参考答案】A【名师解析】(2)(8分)(i)设物块A和B碰撞后共同运动的速度为,由动量守恒定律有在碰撞后A和B共同上升的过程中,由机械能守恒定律有联立式得由题意得代入题给数据得(ii)按照定义由式和题给条件得评分参考:第(i)问7分,式各2分, 式各1分;第(ii)问1分,式1分。4.如图所示,在固定的光滑水平杆上,套有一个质量为m=0.5kg的光滑金属圆环,轻绳一端拴在环上,另一端系着一个
4、质量为M=1.98kg的木块,现有一质量为m0=20g的子弹以v0=100m/s的水平速度射入木块并留在木块中(不计空气阻力和子弹与木块作用的时间,g取10m/s2),求:圆环、木块和子弹这个系统损失的机械能;木块所能达到的最大高度木块(含子弹)在向上摆动过程中,以木块(含子弹)和圆环木块(含子弹)和圆环组成的系统为研究对象,根据系统水平方向的动量守恒得,则有:(m0+M)v=(m0+M +m)v解得:v=0.8m/s木块(含子弹)向上摆动过程中,根据机械能守恒定律有: ( m0+M)v2=(m0+M +m)v 2+( m0+M)gh联立解得:h=0.01m.5. 如图所示,两物块A、B并排静置于高h=0.80m的光滑水平桌面上,两物块的质量均为M=0.60kg。一颗质量m=0.10kg的子弹C以v0=100m/s的水平速度从左面射入A物块,子弹射穿A后接着射入B并留在B中,此时A、B都没有离开桌面。已知物块A的长度为0.27m,A离开桌面后,落地点到桌边的水平距离s=2.0m。设子弹在物块A、B 中穿行时受到的阻力保持不变,g取10m/s2。求:(1)物块A和物块B离开桌面时速度的大
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