1、选择题 将质量为m0的木块固定在光滑水平面上,一颗质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射入木块,子弹射穿木块时的速度为
,现将同样的木块放在光滑的水平桌面上,相同的子弹仍以速度v0沿水平方向射入木块,设子弹在木块中所受阻力不变,则以下说法正确的是( )
A.若m0=3m,则能够射穿木块
B.若m0=3m,则不能射穿木块,子弹将留在木块中,一起以共同的速度做匀速运动
C.若m0=3m,则刚好能射穿木块,此时相对速度为零
D.若子弹以3v0速度射向木块,并从木块中穿出,木块获得的速度为v1;若子弹以4v0速度射向木块,木块获得的速度为v2,则必有v2<v1
参考答案:A、木块固定时,子弹射穿木块,设木块长度为d,
对子弹,由动能定理得:fd=12mv02-12m(v03)2=49mv02,
木块不固定时,子弹射入木块,系统动量守恒,假设前后能穿出;
由动量守恒定律得:mv0=(m0+m)v,
由能量守恒定律得:12mv02=12(m0+m)v2+Q,Q=fd,
解得:m0=8m,则子弹要穿出木块m0≥8m,故AC错误,B正确;
D、子弹以3v0速度射向木块,并从木块中穿出,子弹以4v0速度射向木块时,木块也能从木块中穿出,
木块宽度一定,子弹是越大,子弹穿过木块的时间t越短,子弹穿过木块时受到的阻力f相同,对木块,
由动量定理得:ft=m0v可知,时间t越短,木块获得的速度越小,则v2<v1,故D正确;
故选BD.
本题解析:
本题难度:简单
2、计算题 (选做题,选修3-5)
如图所示,一轻质弹簧两端连接着物体A和物体B,放在光滑的水平面上,水平速度为V0的子弹射中物体A并嵌在其中,已知物体B的质量为mB,物体A的质量是物体B的质量的3/4,子弹的质量是物体B的质量的1/4,求弹簧被压缩到最短时的弹性势能。

参考答案:解:子弹射入物体A的过程中,由动量守恒定律得

从子弹射入物体A到弹簧压缩到最短,由动量守恒定律得

由机械能守恒定律得

由以上各式联立解得
。
本题解析:
本题难度:一般
3、简答题 质量为m的子弹,以水平初速度v0射向质量为M的长方体木块。
(1)设木块可沿光滑水平面自由滑动,子弹留在木块内,木块对子弹的阻力恒为f,求弹射入木块的深度L。并讨论:随M的增大,L如何变化?
(2)设v0=900m/s,当木块固定于水平面上时,子弹穿出木块的速度为v1=100m/s。若木块可沿光滑水平面自由滑动,子弹仍以v0=900m/s的速度射向木块,发现子弹仍可穿出木块,求M/m的取值范围(两次子弹所受阻力相同)。
参考答案:(1) 可打入深度为
可知,随M增大,L增大。
(2)M∶m≥80
本题解析:(1)当木块可自由滑动时,子弹、木块所组成的系统动量守恒:

即
可解出打入深度为
可知,随M增大,L增大。
(2)当木块固定时:
①
②
这种情况下,系统的动能损失仍等于阻力与相对移动距离之积:
③
②③可得:
④
由①、④两式
,

可解出
,
为子弹刚好穿出时M∶m的值。我们已经知道,M越大,子弹打入木块的深度越大,故M∶m=80应为M∶m的最小值,即应取M∶m≥80。
本题难度:简单
4、选择题 (2011年龙岩质检)一炮弹质量为m,以一定的倾角斜向上发射,达到最高点时速度大小为v,方向水平.炮弹在最高点爆炸成两块,其中一块恰好做自由落体运动,质量为
m,则爆炸后另一块瞬时速度大小为( )
A.v
B.
v
C.
v
D.0
参考答案:B
本题解析:选B.炮弹到最高点时速度为v,则动量为mv,炸为两块时其中一块做自由落体运动,无水平方向动量,根据动量守恒:mv=
m×0+
m×v2,得到v2=
v.
本题难度:一般
5、计算题 如图所示,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的距离为h。物块B质量是小球的5倍,置于粗糙的水平面上且位于O点正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为μ。现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的距离为
。小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,求碰后物块的速度。

参考答案:解:设小球的质量为m,运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1,取小球运动到最低点重力势能为零,根据机械能守恒定律,有
mgh=
mv12 ①
得v1=
设碰撞后小球反弹的速度大小为v′1,同理有
mg
=
mv′12 ②
得v′1=
设碰后物块的速度大小为v2,取水平向右为正方向,根据动量守恒定律,有
mv1=-mv′1+5mv2 ③
得v2=
④
本题解析:
本题难度:困难