高考复习微专题—子弹打木块模型习题选编 含答案

高考复习微专题—子弹打木块模型习题选编 含答案
高考复习微专题—子弹打木块模型习题选编 含答案

微专题—子弹打木块模型习题选编

一、选择题

1.子弹以一定的速度v 0能将置于光滑水平面上的木块击穿后飞出,设子弹所受阻力恒定,若子弹仍以v 0射入同种材料、同样长度、质量更大的木块时,子弹也能击穿木块,则击穿木块后( ) A .木块获得速度变大 B .子弹穿过木块后速度变大 C .子弹射穿木块的时间变长 D .木块加速位移变小

2.一木块静止在光滑的水平面上,被水平飞来的子弹击中后移动了L 时子弹与木块具有共同速度,子弹进入木块的深度为d 。设木块对子弹的阻力恒定为F ,则( )

A .子弹原有的动能全部转化为子弹和木块的内能

B .木块和子弹所组成的系统产生的热能为Q FL =

C .子弹击中木块后,木块一直做匀加速运动

D .子弹损失的动能等于子弹克服阻力所做的功,即()F d L +

3.如图,木块放在光滑的水平面上、一颗子弹水平射入木块中,子弹受到的平均作用力大小为f ,射入木块的深度为d ,此过程中木块移动了s ,则( )

A .子弹损失的动能为fs

B .木块增加的动能为f(s+d)

C .子弹、木块系统总机械能的损失为fd

D .子弹动能的减少量等于木块动能的增加量

4.如图甲所示,一块长度为L 、质量为m 的木块静止在光滑水平面上。一颗质量也为m 的子弹以水平速度v 0射人木块。当子弹刚射穿木块时,木块向前移动的距离为s(图乙)。设子弹穿过木块的过程中受到的阻力恒定不变,子弹可视为质点。则子弹穿过木块的时间为( )

A .1

v 0

(s +L)

B .1

v 0

(s +2L)

C .1

2v 0

(s +L)

D .1

v 0

(L +2s)

5.如图所示的装置中,木块B 与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A 沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短,则下图列说法中正确的是( )

A .从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的全过程中,子弹与木块组成的系统动量守恒

B .子弹射入木块的短暂过程中,子弹与木块组成的系统动量守恒

C .从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的过程中,子弹、 木块和弹簧组成的系统动量守恒

D .若水平桌面粗糙,子弹射入木块的短暂过程中,子弹与木块组成的系统动量不守恒

6.如图所示,在固定的水平杆上,套有质量为m 的光滑圆环,轻绳一端拴在环上,另一端系着质量为M 的木块,现有质量为m 0的子弹以大小为v 0的水平速度射入木块并立刻留在木块中,重力加速度为g ,下列说法正确的是( )

A .子弹射入木块后的瞬间,速度大小为00

0m v m m M

++

B .子弹射入木块后的瞬间,绳子拉力等于(M +m 0)g

C .子弹射入木块后的瞬间,环对轻杆的压力大于(M +m +m 0)g

D .子弹射入木块之后,圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒

7.如图所示,在光滑水平面上静止放着两个相互接触的木块A 、B ,质量分别为m 1和m 2,今有一子弹水平穿过两木块.设子弹穿过木块A 、B 的时间分别为t 1和t 2,木块对子弹的阻力大小恒为F f

,则子弹穿过两木

块后,木块A 的速度大小是( )

A .f 11F t m

B .f 1

12

F t m m + C .f 1212()F t t m m ++ D .f 121()F t t m +

8.如图所示,在水平面上固定着10个完全相同的木块,(编号从左往右依次为1到10)一子弹以水平速度v 0射入木块,若子弹在木块中做匀减速直线运动,并且刚好穿过第10号木块,则子弹刚穿透第5和第6号木块时速度之比为( )

A

B

C

2 D

.29.质量为 M 的均匀木块静止在光滑的水平面上,木块左右两侧各有一位拿着完全相同的步枪和子弹的射击手,子弹质量为m ,首先左侧的射击手开枪,子弹水平射入木块的深度为 d 1 ,子弹与木块相对静止后,右侧的射击手开枪,子弹水平射入木块的深度为d 2,如图所示,设子弹均未射穿木块,且两子弹与木块之

间的作用力大小相等。当两颗子弹均相对木块静止时,两子弹射入的深度之比1

2

d d 为( )

A .

M m

B .

2M

m M

+

C .

M

m M

+

D .

2M

m M

+

10.将质量为m 0的木块固定在光滑水平面上,一颗质量为m 的子弹以速度v 0沿水平方向射入木块,子弹射穿木块时的速度为

3

v .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v 0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m 0=3m ,则能够射穿木块

B .若m 0=3m ,子弹不能射穿木块,将留在木块中,一起以共同的速度做匀速运动

C .若m 0=3m ,子弹刚好能射穿木块,此时子弹相对于木块的速度为零

D .若子弹以3v 0速度射向木块,并从木块中穿出,木块获得的速度为v 1;若子弹以4v 0速度射向木块,木块获得的速度为v 2;则必有v 1<v 2

11.如图所示,一水平飞行的子弹恰好能穿过用轻质销钉C 销住并置于光滑水平面上的A 、B 两木块,且木块B 获得的动能为E k1.若拔去销钉C ,依然让这颗子弹水平射入A 、B 两木块,木块B 获得的动能为E k2,已知拔去销钉C 前后子弹受到木块的阻力不变.则( )

A .子弹不能穿过木块

B ,且E k1>E k2 B .子弹不能穿过木块B ,且E k1

C .子弹仍能穿过木块B ,且E k1>E k2

D .子弹仍能穿过木块B ,且

E k1

12.如图所示,质量为3m ,长度为L 的木块置于光滑的水平面上,质量为m 的子弹以初速度v 0水平向右射入木块,穿出木块时速度为

02

5

v ,设木块对子弹的阻力始终保持不变,则下列说法正确的有( )

A .子弹穿透木块后,木块速度为015

v B .子弹和木块增加的内能为

2

0925

mv C .若将木块固定,子弹仍以相同速度水平射向木块,子弹穿出时速度为

025v D .若将木块固定,子弹仍以相同速度水平射向木块,系统产生的内能为2

0925

mv 13.光滑水平面上有一静止木块,质量为m 的子弹水平射入木块后未穿出,子弹与木块运动的速度图象如图所示。由此可知( )

A .木块质量是2m

B .子弹进入木块的深度为

00

2v t C .木块所受子弹的冲量为01

4

mv

D .子弹射入木块过程中产生的内能为

2014

mv 14.一木块静止在光滑水平面上,一颗子弹沿水平方向射入木块中,并留在了木块里。则在子弹射入木块的过程中( )

A .子弹对木块的冲量和木块对子弹的冲量大小相等

B .子弹对木块的冲量大于木块对子弹的冲量

C .子弹对木块做的功与木块对子弹做的功大小相等

D .子弹对木块做的功小于木块对子弹做的功

15.在光滑水平面上有一木块保持静止,子弹穿过木块,下列说法中正确的是( ) A .子弹对木块做功使木块内能增加

B .子弹损失的机械能等于子弹与木块增加的内能

C .子弹损失的机械能等于木块动能的增加和木块、子弹增加的内能的总和

D .子弹与木块总动能守恒

16.子弹以某一初速度水平击穿放置在光滑水平面上的木块,子弹与木块的速度—时间图像如图所示。假设木块对子弹的阻力大小不变,且子弹仍能击穿木块,下列说法正确的是( )

A .仅增大子弹入射的初速度,子弹穿过木块的时间变短

B .仅增大子弹入射的初速度,木块获得的动能增加

C .仅减小子弹的质量,木块获得的动能变大

D .仅减小木块的质量,子弹和木块系统产生的热量变大

17.矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成,将其放在光滑的水平面上,质量为m 的子弹以速度v 水平射向滑块.若射击下层,子弹刚好不射出;若射击上层,则子弹刚好能射穿一半厚度,如图所示.则上述两种情况相比较( )

A .子弹的末速度大小相等

B .系统产生的热量一样多

C .子弹对滑块做的功不相同

D .子弹和滑块间的水平作用力一样大

18.如图所示,质量M 的木块放在光滑的水平面上,质量为m 的子弹以速度0v 沿水平方向射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v 运动。已知当子弹相对木块静止时,木块前进距离为L ,子弹进入木块的深度为x ,若木块对子弹的阻力F 恒定,则下列关系式中正确的是( )

A .()22011

22Fx mv M m v =

-+ B .2

12Fx mv =

C .2

12

FL Mv =

D .()()22

01122

F L x mv M m v +=-+

19.质量为m 的均匀木块静止在光滑水平面上,木块左右两侧各有一位拿着完全相同步枪和子弹的射击手.首先左侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d 1,然后右侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d 2,如图所示,设子弹均未射穿木块,且两颗子弹与木块之间的作用力大小均相同.当两颗子弹均相对于木块静止时,下列判断正确的是( )

A .木块静止

B .木块向右运动

C .d 1

D .d 1=d 2

20.用不可伸长的细线悬挂一质量为M 的小木块,木块静止,如图所示.现有一质量为m 的子弹自左方水

平射向木块,并停留在木块中,子弹初速度为v 0,则下列判断正确的是( )

A .从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒

B .子弹射入木块瞬间系统动量守恒,故子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度为

0m

v m M

+

C .忽略空气阻力,子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒,其机械能一定小于子弹射入木块前的动能

D .子弹和木块一起上升的最大高度为220

2

2()

m v g M m + 21.光滑的水平地面上静止一木块,子弹沿水平方向射入并从木块中穿出,子弹在射入木块前的动能为E 1,动量大小为p 1;射穿木块后子弹的动能为E 2,动量大小为p 2.若木板对子弹的阻力大小恒定,则子弹在射穿木块的过程中的平均速度大小为( ) A .

1212E E p p ++ B .1212E E p p -- C .1212E E p p + D .12

12

E E p p -

22.如图,水平传送带以速度v 逆时针转动,某时刻将一个质量为m 的木块无初速度置于传送带左端,且此时一质量同样为m 速度为v 0的子弹瞬间打入木块嵌入其中,与木块相对静止一起在传送带上运动,恰好运动到右端没有脱落.若木块可视为质点,木块与传送带间动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,下列说法正确的是( )

A .子弹打入木块的瞬间,子弹与木块的机械能守恒

B .传送带的长度2

8v L g

μ=

C .木块返回传送带左端时的速度一定等于

2

v D .木块先做匀减速直线运动,再做匀加速直线运动,可能最后做匀速直线运动

二、解答题

23.如图所示,质量为M 的木块置于光滑水平面上,一质量为m 的子弹以水平速度v 0打入木块并停在木块中,此过程中木块向前运动位移为X M ,子弹打入木块深度为L ,求:

(1)子弹打入木块后子弹和木块的共同速度v ; (2)子弹对木块做的功W 1; (3)木块对子弹做功W 2;

(4)子弹打入木块过程中产生的热量Q ; (5)子弹的位移X m .

24.如图所示,相距足够远完全相同的质量均为3m 的两个木块静止放置在光滑水平面上,质量为m 的子弹(可视为质点)以初速度0v 水平向右射入木块,穿出第一块木块时速度变为02

5

v ,已知木块的长为L ,设子弹在木块中所受的阻力恒定.试求:

(1)子弹穿出第一块木块后,第一个木块的速度大小v 以及子弹在木块中所受阻力大小. (2)子弹在第二块木块中与该木块发生相对运动的时间t .

25.如图所示,质量M =1.0kg 的木块随足够长的传送带一起以v 1=2.0m /s 的速度向左匀速运动,木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.50,当木块运动到转轴O 点时,一颗质量m =20g 的子弹以v 2=300m /s 的速度水平向右击穿木块,穿出时子弹的速度v 2’=50m /s .设传送带速度恒定,子弹与木块作用时间极短,木块的质量不变,g =10m /s 2,求:

(1)子弹击穿木块时,木块速度的大小和方向.

(2)子弹击穿木块过程中,子弹和木块组成的系统损失的机械能. (3)被子弹击穿后,木块向右运动距O 点的水平最大距离.

26.两块质量分别为m 的木块在光滑水平面上均以速度v

02

向左匀速运动,中间用一根劲度系数为k 的轻弹

簧连接着,此时弹簧处于原长,如图所示。现从水平方向迎面射来一颗子弹,质量为m

4,速度为v 0,子弹射入木块A 并留在其中。求:

(1)在子弹击中木块后的瞬间木块A 的速度v A 大小。 (2)子弹击中木块的过程中系统损失的机械能.

(3)在子弹击中木块后的运动过程中弹簧的最大弹性势能。

27.如图所示,在光滑水平面上有一辆质量M =8 kg 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m 0=0.1 kg 的子弹以v 0=200 m/s 的初速度水平向左飞,瞬间击中木块并留在其中.已知木块与小车平板之间的动摩擦因数μ=0.5,g =10 m/s 2.

(1)求子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度大小; (2)若木块不会从小车上落下,求三者的共同速度大小; (3)若是木块刚好不会从车上掉下,则小车的平板至少多长?

28.如图甲所示,有一足够长的水平传送带以v =2 m/s 的速度按顺时针方向匀速转动,传送带右端恰好与一段光滑水平面紧挨着,水平地面与传送带上表面处于同一高度,水平面右端有一质量为M =1.9kg 的木块处于静止状态。现有一质量m =0.1kg 的子弹,以初速度的射入木块,并停留在其中,然后随木块一起向左滑上传送带,木块在传送带上运动的v -t 图像如图乙所示(以向左为正方向)。木块可视为质点。取2

10m/s g 。 求:

(1)木块与传送带间的动摩擦因数μ。

(2)子弹射入木块的过程中,子弹与木块组成的系统损失的机械能是多少?

(3)木块在传送带上运动的过程中,电动机多做的功。

29.如图所示,在高h=0.8m的平台上放置一质量为M=0.99kg的小木块(视为质点),小木块距平台右边缘距离d =2m,一质量m =0.01kg的子弹以v0=400m/s的速度沿水平方向射入小木块并留在其中,然后一起向右运动.最后,小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离s=0.8m的地面上,g=10m/s2,求:

(1)小木块滑出平台时的速度v;

(2)子弹射入木块的过程中系统损失的机械能;

(3)木块与平台间的动摩擦因数μ.

30.如图所示,光滑悬空轨道上静止一质量为3m的小车A,用一段不可伸长的轻质细绳悬挂一质量为2m 的木块B.一质量为m的子弹以水平速度v0射入木块(时间极短),在以后的运动过程中,摆线离开竖直方向的最大角度小于90°,(不计空气阻力)试求:

(1)子弹射入木块时产生的热量;

(2)木块能摆起的最大高度;

(3)小车A运动过程的最大速度.

31.如图所示,放在光滑水平面上的小车可以在两个固定障碍物A、B之间往返运动.小车最左端放有一个小木块,初始小车紧挨障碍物A静止.某时刻,一粒子弹以速度v0射中木块并嵌入其中.小车向右运动到与障碍物B相碰时,木块恰好运动到了小车的最右端,且小车与木块恰好达到共速.小车和它上面的木块同时与障碍物B相碰,碰后小车速度立即减为零,而木块以碰撞之前的速度反弹,过一段时间,小车左端又与障碍物A相碰,碰后小车速度立即减为零,木块继续在小车上向左滑动,速度逐渐减为零而停在小车

上.已知小车的质量为m ,长度为L ,小木块质量为25m ,子弹质量为1

10

m .子弹和小木块都可以看做质点.求:

(1)小木块运动过程中的最大速度;

(2)小车从左到右运动的最大距离以及小木块与小车间的动摩擦因数; (3)小木块最终停止运动后,木块在小车上的位置与小车右端的距离.

32.如图所示为水平传送装置,轴间距离AB 长l=8.3m ,质量为M=1kg 的木块随传送带一起以v 1=2m/s 的速度向左匀速运动(传送带的传送速度恒定),木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5.当木块运动至最左端A 点时,一颗质量为m=20g

的子弹以=300m/s 水平向右的速度正对射入木块并穿出,穿出速度

v=50m/s ,以后每隔1s 就有一颗子弹射向木块,设子弹射穿木块的时间极短,且每次射入点各不相同,g 取10m/s 2.求:

(1)在被第二颗子弹击中前,木块向右运动离A 点的最大距离? (2)木块在传达带上最多能被多少颗子弹击中?

(3)从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中,子弹、木块和传送带这一系统产生的总内能是多少?

0v

参考答案

23.【解析】

(1)以子弹和木块为系统,子弹打入木块的过程系统动量守恒,设子弹打入木块后,两者一起运动的速度为v ,根据动量守恒:()0mv m M v =+ 解得: 0

mv v m M

=

+

(2)根据动能定理,子弹对木块做的功等于木块动能的增量:2

2011122mv W Mv M m M ??

== ?+?? W . (3)根据动能定理,木块对子弹做功等于其动能的减小量:2

222

020*********mv W mv mv m mv m M ??=-=- ?+??.

(4)系统减小的动能转化成内能,子弹打入木块过程中产生的热量:()2

2001122mv Q mv M m M m ??=-+ ?+??

(5)子弹的位移等于木块的位移加上子弹打入的深度:X m =X M +L . 24.【解析】

(1)子弹打穿第一块木块过程,由动量守恒定律有

002

()35mv m v mv =+

解得01

5

v v =

对子弹与第一块木块相互作用系统,由能量守恒有

222001121

()(3)2252

f F L mv m v m v =

--? 解得子弹受到木块阻力2

0925f mv F L

=

(2)对子弹与第二块木块相互作用系统,由于22

20002912()252525

mv mv m v =<

,则子弹不能 打穿第二块木块,设子弹与第二块木块共同速度为v 共, 由动量守恒定律有02

()(3)5

m v m m v 共=+ 解得0

10

v v =

共 对第二块木块,由动量定理有0

3()10

f v F t m = 子弹在第二块木块中的运动时间为0

56L t v = 25.【解析】

(1)设向右为正方向,木块被子弹击穿时的速度为u ,子弹击穿木块过程动量守恒,故: mv 0-Mv =mv 1+Mu 代入数据解得:u =3.0m /s

速度是正值,说明木块速度方向水平向右.

(2)子弹击穿木块过程中,子弹和木块组成的系统损失的机械能:E =12mv 02+12Mv 2-12mv 12-1

2

Mu 2 代入数据解得:E =872.5J

(3)设子弹穿出木块后,木块向右做匀减速运动的加速度为a ,根据牛顿第二定律有:μmg =ma 代入数据得:a =5.0m /s 2

木块向右运动到离A 点最远时,速度为零,设木块向右移动最大距离为s 1,有: u 2=2as 1

代入数据解得:s 1=0.90m

故本题答案是:(1)3m /s ,方向向右;(2)872.5J (3)0.90m 26.【解析】

(1)以向左为正,设子弹与A 作用后二者速度均变为v A ,对子弹与木块A 组成系统,由动量守恒得: m

v 02

?

14

mv 0=(m +m

4)v A

解得v A =

v 05

(2)子弹击中木块的过程中系统损失的机械能ΔE =1

m 4

×v 02+1

2m ?(v

02)2?1

2×(m +m

4)?(v

05)2=9

40mv 02

(3)当三者速度相同时,弹簧弹性势能最大,设三者同速度为v ,弹簧的最大弹性势能为Epm

由动量守恒定律,得:54mv A +mv B =(m +

5m 4)v

由机械能守恒定律,得:12(5

4m)v A 2+1

2mv B 2

=1

2(m +

5m 4

)v 2+E pm

联立解得:v =v 0

3 E pm =m

40

v 02

27.【解析】

(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:0001()m v m m v =+ 解得:00100.120010/1.90.1

m v v m s m m ?=

==++

(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:

010()()m m v m m M v +=++

解得:010()(0.1 1.9)10

2/0.1 1.98

m m v v m s m m M ++?=

==++++

(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:

22010011

()()()22

m m v m m gL m m M v μ+=++++ 解得:8L m = 28.【解析】

(1)由图乙可知,在0~1.5s 的过程中,木块相对传送带运动,其加速度大小24m/s v

a t

?==? 根据牛顿第二定律得()()m M m M a μ+=+ 解得0.4μ=

(2)子弾进入木块过程中,由动量守恒定律得01()mv m M v =+ 解得080m/s v =

系统损失的机械能为220111

()22

E mv m M v ?=-+ 解得304J E ?=

(3) 0~1.5s 的过程中传送带的位移为3x vt m 传==

则电动机多做的功等于传送带克服摩擦カ所做的功()W m M gx μ?=+传 解得24J W ?=

29.【解析】

(1)小木块从平台滑出后做平抛运动: 水平方向:s=vt=0.8m 竖直方向:h=

12

gt 2 木块飞出时的速度v=2m/s (2)子弹射入木块的过程中,对系统: mv 0=(M+m )v 共

12mv 02=1

2

(m+M )v 共2+Q 得:v 共=4m/s ,Q=792J 故:系统产生的热量为792J

(3)木块在平台上滑动过程中做匀减速运动,根据动能定理: -μ(M+m )gd=12(M+m )v 2-1

2

(M+m )v 共2 解得:μ=0.3 30.【解析】

(1)子弹与B 瞬间水平的方向动量永恒:()012mv m m v =+ 解得:0

13

v v =

. 设产生热量为Q ,根据能量守恒有:222

010131223

Q mv mv mv =

-=. (2)木块到最高点A 、B 、C 三者有相同的水平速度,根据水平方向动量守恒有:

()()12223m m v m m m v +=++

解得:201

6

v v =

由机械能守恒:22211136322

mgh m v mv +

?= 解得:2

36v h g

=.

(3)根据水平方向动量守恒,设小车A 运动过程的最大速度为4v ,此时物块速度为3v ,当物块回到原来高度时,小车速度最大,134333mv mv mv =+

根据能量守恒:222134333222

mv mv mv =+ 得401

3

v v =

. 31.【解析】

(1)设子弹和木块的共同速度为v 1,根据动量守恒定律:0111

21010

5mv m m v ??=+ ??? 解得:101

5

v v =

(2)内嵌子弹的小木块与小车作用过程,系统动量守恒,设共同速度为v 2 则有:

121212105105m mv m m m v ??+=++ ???

解得:201

15

v v =

小木块与小车之间的摩擦力为f ,木块从A 运动到B 的路程为s 对小木块有: 22

2111211221052105fs m m v m m v ????-=

+-+ ? ?????

对小车有: ()2

212

f s L mv -=

解得43s L = ;2

150mv f L

=

小车从A 运动到B 的路程为:3

L s L -=

动摩擦因数:2

75v gL

μ=

(3)内嵌子弹的小木块反弹后与小车达到相对静止状态,共同速度为3v ,相对小车滑行的距离为1s ,小车停后小木块做匀减速运动,相对小车滑行距离为2s 根据动量守恒有: 231212105105m m v m m m v ????+=++ ? ?????

解得:32011

345

v v v =

= 根据能量守恒: 22

12311211221052105fs m m v m m m v ????=

?+-?++ ? ?????

对内嵌子弹的小木块,根据动能定理有:2231122105fs m m v ??=?+ ???

解得:19L s =

21

54

s L = 内嵌子弹的小木块在小车上的位置与小车右端的距离:127

54

x s s L =+= 32.【解析】

(1)子弹射入木块过程系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正反方向,由动量守恒定律得: mv 0﹣Mv 1=mv+Mv 1′, 解得:v 1′=3m/s ,

木块向右作减速运动加速度:

μg=0.5×

10=5m/s 2,

解得:t 1=0.6s

<1s

所以木块在被第二颗子弹击中前向右运动离A

解得:s

1=0.9m .

2)在第二颗子弹射中木块前,木块再向左作加速运动,时间为:t 2

=1s ﹣0.6s=0.4s

速度增大为:v 2=at

2=2m/s (恰与传送带同速);

向左移动的位移为:s 2225×0.42=0.4m , 所以两颗子弹射中木块的时间间隔内,木块总位移S 0=S 1﹣S 2=0.5m 方向向右 第16颗子弹击中前,木块向右移动的位移为:s=15×0.5m=7.5m ,

第16颗子弹击中后,木块将会再向右先移动0.9m ,总位移为0.9m+7.5=8.4m >8.3m 木块将从B 端落下. 所以木块在传送带上最多能被16颗子弹击中. (3)第一颗子弹击穿木块过程中产生的热量为: Q 1021221′2, 木块向右减速运动过程中板对传送带的位移为:s′=v 1t 1+s 1, 产生的热量为:Q 2=μMgs′,

木块向左加速运动过程中相对传送带的位移为:s″=v 1t 2﹣s 2, 产生的热量为:Q 3=μMgs″,

第16颗子弹射入后木块滑行时间为t3有:v1′t3

3

2=0.8,

解得:t3=0.4s

木块与传送带的相对位移为:S=v1t3+0.8

产生的热量为:Q4=μMgs,

全过程中产生的热量为:Q=15(Q1+Q2+Q3)+Q1+Q4解得:Q=14155.5J;

动量守恒之滑块子弹打木块模型

动量守恒定律的应用1――子弹打木块模型 模型:质量为M 长为I 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为 m 的子弹以水平初速V 。 射入木块,穿出时子弹速度为 V ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为 f ,突出时木块速度为 V,位移为S,则子弹位移 为(S+I)。水平方向不受外力, 由动量守恒定律得:mv=mv+MV ① I 二 十 ” , O —* 二二二二 * 4 4 v 0 v ? I 由动能定理,对子弹-f(S+ I )= 1 mv^l mv 2 ② 公 对木块fs= *MV 2_0 ③ 由①式得 v= m (v o —v)代入③式有fs= 1 M *器(v o _v)2 ④ ② + ④得 f I =lmv (f -- mv^— MV mv 。2 -{- mv 2 - - M [— (v o -v)]2 } 2 2 2 2 2 2 M 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘 积。即Q=A E 系统=fS 相 问题:①若要子弹刚好能(或刚好不能)穿出木块,试讨论需满足什么条件? ②作出作用过程中二者的速度-时间图像,你会有什么规律发现? 例题:一木块置于光滑水平地面上,一子弹以初速 v o 射入静止的木块,子弹的质量为 m 打 入木块的深度为d ,木块向前移动S 后以速度v 与子弹一起匀速运动,此过程中转化为内能 的能量为 滑块、子弹打木块模型练习 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为 L=1.00m, —质量与木板相同的金属 块,以v o =2.OOm/s 的初速度向右滑上木板 A,金属块与木板间动摩擦因数为 卩=0.1,g 取 10m/s 2 。求两木板的最后速度。 —A B I 2.如图示,一质量为 M 长为I 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为 m 的小木块A , m< M 现以地面为参照物,给 A 和B 以大小相等、方向相反的初速度使 A 开始 向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为V 。,求它们最后速度的大小和方向; v .o A _____________________________ o ⑵若初速度的大小未知,求小木块 A 向左运动到最远处(从地面上看-)''1 二* -m(v 。2 -v o v) B. mv o (v o -v) C. m(v 。. v)vd ~2s - D. m(v ° …v) __S__ vd

子弹打木块模型

子弹打木块模型:物理学中最为典型的碰撞模型 (一定要掌握) 子弹击穿木块时,两者速度不相等;子弹未击穿木块时,两者速度相等.这两种情况 的临界情况是:当子弹从木块一端到达另一端,相对木块运动的位移等于木块长度时, 两者速度相等. 模型:设质量为m 的子弹以初速度v 0射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入木块深度为d 。求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。 解析:子弹和木块最后共同运动,相当于完全非弹性碰撞。 从动量的角度看,子弹射入木块过程中系统动量守恒: ()v m M mv +=0 从能量的角度看,该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大小为f ,设子弹、木块的位移大小分别为s 1、s 2,如图所示,显然有s 1-s 2=d 对子弹用动能定理:22012121mv mv s f -= ? …………………………………① 对木块用动能定理:222 1Mv s f =?…………………………………………② ①、②相减得:()() 2022022121v m M Mm v m M mv d f +=+-=? ………………③ ③式意义:f ?d 恰好等于系统动能的损失;根据能量守恒定律,系统动能的损失应该等于系统内能的增加;可见Q d f =?,即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积(由于摩擦力是耗散力,摩擦生热跟路径有关,所以这里应该用路程,而不是用位移)。 由上(③)式不难求得平均阻力的大小:()d m M Mmv f +=220 至于木块前进的距离s 2,可以由以上②、③相比得出: 从牛顿运动定律和运动学公式出发,也可以得出同样的结论。试试推理。 由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动,位移与平均速度成正比: ()d m M m s m m M v v s d v v v v v v s d s +=+==∴+=+=+2020022,,2/2/ 一般情况下m M >>,所以s 2<

子弹打木块典型例题

高三物理专题:子弹射木块问题中的物理规律及其应用 教学目标 引导学生分析并总结子弹射木块中的物理规律,以便于触类旁通处理类似的问题。 教学过程 高考中常见的“子弹射木块”类型题及解题思想 在分析和解答动量守恒定律应用题时,“子弹射木块”是常见的类型题之一,若根据物理过程及实质将其分类,则可使问题简化.按实际中出现的类型大致可分为射入、射穿两类,具体分析如下: 一、射入类 其特点是:在某一向上动量守恒,如子弹有初动量而木块无初动量,碰撞时间非常短,子弹射入木块后二者以相同速度一起运动. 规律:从运动情况看,子弹在木块受到恒定的阻力做匀减速运动,木块受到子弹的恒力作用做匀加速运动,到二者速度相等时,水平向的相互作用力为零,木块速度最大,此后二者一起做匀速运;从规律上看,子弹、木块作为一个系统,因水平向系统只受力而不受外力作用,其动量守恒。 二、穿透类 其特点是:在某一向动量守恒,子弹有初动量,木块有或无初动量,击穿时间很短,击穿后二者分别以某一速度度运动. 规律:选子弹和木块为一个系统,因系统水平向不受外力,则水平向动量守恒.选向右为正向,据动量守恒定律求解。 点评:⑴一个系统不受外力或所受的合外力为零,系统物体相互作用前后,系统的总动量保持不变;⑵若系统在某一向上如水平向或竖直向等不受外力,或外力与力相比可忽略不计,则系统的总动量保持不变;⑶系统各物体的动量变化、能量变化产生的原因归根到底是系统的力作用的结果. 子弹射木块类问题是一个常见的并且典型的问题,它涉及的物理规律比较广泛,今天这一节课我们要讨论的就是子弹射木块问题中的物理规律及其应用” 典型例题:

一、射入类 例1:设一质量为M 的木块放在光滑的水平面上,另一质量为m 的子弹以速度0v 水平射进木块(如图所示)。假设子弹进入木块深度为d 时,子弹与木块具有共同速度v ,此时木块位移为1S ,子弹位移为2S , 假设子弹所受木块阻力f 恒定不变。则在该过程中,子弹、木块或系统可能遵循哪些物理规律呢?请写出相应的表达式。(设取向右向为正向) 讨论画什么样的子弹射木块的运动示意图比较好。 讨论总结以下容: 1、几关系:d S S +=12 2、对系统应用动量守恒定律: v M m mv )(0+= 3、用动量定理: 对子弹:0mv mv ft -=- 对木块:0-=Mv ft 4、用动能定理: 对子弹:20222 121mv mv fS -=- 对木块:02 1 21-= Mv fS 5、对系统应用能量转化和守恒定律: )2 1 21(212220Mv mv mv fd Q +-= = 小结(思考题): 1、通常情况下,可不可以认为1S =0,2S =0,为什么? (由于子弹射木块时间极短,如果题目不要求考虑木块的长度,则可认为子弹和木块的 位移均为0,射过之后,可认为子弹和木块仍在原来的位置。) 2、如果平面不光滑,木块受摩擦力作用,这种情况还可以认为系统动量守恒吗? (外力虽不为0,但只要外力远小于力,可以为动量是守恒。) 3、假设木块厚度为L ,子弹射穿木块的条件是什么? ①假设木块足够长,子弹与木块最终速度相同,子弹射穿木块的条件是子弹与木块速度相等时,d ≥L ; 或:②假设子弹能够到达木块另一端,子弹射穿木块的条件是d=L 时,子弹速度≥木块速度。

滑块、子弹打木块模型

v 0 A B v 0 A B v 0 l A v 0 5m B A 2v 0 v 0 B C 滑块、子弹打木块模型 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.0m ,一质量与木板相同的金属块,以v 0=2.0m/s 的初速度向右滑上木板A ,金属块与木板间动摩擦因数为μ=0.1,g 取10m/s 2 。求两木板的最后速度。 2.如图示,一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m <M ,现以地面为参照物,给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度,使A 开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。 3.一平直木板C 静止在光滑水平面上,今有两小物块A 和B 分别以2v 0和v 0的初速度沿同一直线从长木板C 两端相向水平地滑上长木板。如图示。设物块A 、B 与长木板C 间的动摩擦因数为μ,A 、B 、C 三者质量相等。 ⑴若A 、B 两物块不发生碰撞,则由开始滑上C 到A 、B 都静止在C 上为止,B 通过的总路程多大?经历的时间多长? ⑵为使A 、B 两物块不发生碰撞,长木板C 至少多长? 4.在光滑水平面上静止放置一长木板B ,B 的质量为M=2㎏同,B 右端距竖直墙5m ,现有一小物块 A ,质量为m=1㎏,以v 0=6m/s 的速度从B 左端水平地滑上B 。如图所示。A 、B 间动摩擦因数为μ=0.4,B 与墙壁碰撞时间极短,且碰撞时无能量损失。取g=10m/s 2 。求:要使物块A 最终不脱离B 木板,木板B 的最短长度是多少?

子弹打木块、弹簧模型学案

动量守恒、能量守恒定律的综合应用 “子弹打木块、弹簧”模型 学习目标 1.动量守恒与能量守恒的综合运用 2.物理模型的建立 学习重点:能用动量守恒与能量守恒解决一些问题 一、 子弹打木块模型 引入:子弹质量为m ,以速度水平打穿质量为M 、厚为d 的放在光滑水平面上的木块,子弹的速度变为v ,求此过程木块获得的速度及动能。 例1、一质量为m 的子弹,以水平初速度v 0 射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块内,设木块对子弹的阻力恒为f ,且子弹并未穿出,求: (1)子弹、木块相对静止时的速度v (2)子弹在木块内运动的时间 (3)子弹、木块发生的位移以及子弹打进木块的深度 (4)系统损失的机械能、系统增加的内能 (5)要使子弹不穿出木块,木块至少多长? 总结求解方法: 1、 动量守恒——关键看系统的合外力是否为零 2、 受力分析,“子弹打木块”模型实质是两个物体在一对作用力和反作用力(认为是恒力)作用下的运动,物体做匀变速运动,可用动力学规律求解 3、 求时间——单个物体运用动量定理或牛顿运动定律和运动学关系 4、 求位移——单个物体运用动能定理或牛顿运动定律和运动学关系 5、 涉及相对位移——有机械能向内能转化 E 损=Q =fS 相 6、 匀变速运动---可利用v-t 图像(定性分析时多用到) 二、 弹簧模型的特点与方法 1. 注意弹簧弹力特点及运动过程。 弹簧弹力不能瞬间变化 2. 弹簧连接两种形式:连接或不连接。 连接:可以表现为拉力和压力 不连接:只表现为压力。 3. 动量问题:动量守恒。 4. 能量问题:机械能守恒(弹性碰撞)。 动能和弹性势能之间的转化 0V 1图1s M 相S 2S

专题复习-子弹打木块教案

专题复习: “子弹打木块” 教学目标: ―子弹打木块‖是中学物理中十分典型的物理模型,几乎可以涉及力学的全部定理、规律.因 此,可以从解题的角度对力学知识、方法概括和总结,以提高分析、解决问题的能力. 用拓宽的方法可以达到培养学生一题多解、多题一法融会贯通的效果. 教学重点: 掌握―子弹打木块‖典型的物理模型的力学规律以及解答基本思路。 教学难点: ―子弹打木块‖模型动量、能量规律。 德育目标: 培养学生严谨的科学态度和认真细致的科学精神。 教学过程: [子弹打木块原型] 题1.设质量为m 的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平 面上的质量为M 的木块,并留在木块中不再射出,设木块对子 弹的阻力恒为f,求: 木块至少多长子弹才不会穿出? 子弹在木块中运动了多长时间? 分析:子弹射入木块后,m 受M 的阻力做匀减速运动,M 受m 的阻力而从静止开始做匀加速运动,经一段时间t,两者达到相同的速度v 处于相对静止,m 就不至于从M 中穿出,在此过程中,子弹在木块中进入的深度L 即为木块的最短长度,皮后,m 和M 以共同速度v 一起做匀速直线运动. (1)解:以m 和M 组成的系统为研究对象,根据动量守恒 ()v m M mv +=0 从能量的角度看,该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大小为f ,设子弹、木块的位移大小分别为s1、s2,如图所示,显然有s1-s2=L 对子弹用动能定理: 22012121mv mv s f -=? ……① 对木块用动能定理:2221Mv s f =? ……② ①、②相减得:()()2022022121v m M Mm v m M mv L f +=+-= ? ……③ 由上式可得: ()202v m M f Mm L += (2)以子弹为研究对象,由牛顿运动定律和运动学公式可得: v

专题20 动量守恒定律(子弹打木块模型)-2019高考物理一轮复习专题详解(原卷版)

1、在研究动量守恒中有一种类型题即子弹打木块的类型,由于子弹打击木块时内力远远大于外力,所以在外力不为零的 状态下也可以用动量守恒定律来求解, 2 、在研究系统内物体的相互作用是,必须同时考虑动量关系和能量关系,否则问题往往会难以解决 (1)动量关系一般是系统动量守恒(或某一方向动量恒). (2)对于能量关系,若系统内外均无滑动摩擦力,则对系统应用机械能守恒定律。 (3)若系统外部不受摩擦力,而内部有滑动摩擦力。则系统应用摩擦生热的功能关系:=f Q F x E E =-相对系统末系统初 当然也可以分别对两个物体使用动能定理求解,只是过程繁琐点 3、若研究对象为一个系统,最好考虑动量守恒定律和能量守恒定律,若研究的对象为单一物体,优先考虑动能定理。 例题分析: 【例1】.质量为M 的均匀木块静止在光滑水平面上,木块左右两侧各有一位拿着完全相同步枪和子弹的射击手.左侧射手首先开枪,子弹相对木块静止时水平射入木块的最大深度为d 1,然后右侧射手开枪,子弹相对木块静止时水平射入木块的最大深度为d 2,如图所示.设子弹均未射穿木块,且两颗子弹与木块之间的作用力大小均相等,当两颗子弹均相对于木块静止时,下列判断正确的是( ) A . 木块静止,d 1=d 2 B . 木块向右运动,d 1

物理模型——“子弹打木块模型”“碰撞模型”“弹簧模型” 讲义

物理模型——“子弹打木块模型”“碰撞模型”“弹簧模型” 动量守恒定律在高中物理占有非常重要的位置,也是多年来选修3-5考查的热点.2017 年选修3-5列为必考内容后,对于力学三大观点的问题就得到了解决.模型的核心是对动量 定理和动量守恒定律的应用,可对力学知识综合考查. 一、“子弹打木块模型” [范例1] (18分)一质量为M 的木块放在光滑的水平面上,一质量为m 的子弹以初速度v 0水平飞来打进木块并留在其中,设相互作用力为F f .试求从木块开始运动到子弹与木块相对静止的过程中: (1)子弹、木块相对静止时的速度v ; (2)子弹、木块发生的位移s 1、s 2以及子弹打进木块的深度l 相分别为多少? (3)系统损失的机械能、系统增加的内能分别为多少? [解析] (1)由动量守恒得mv 0=(M +m )v (2分) 子弹与木块的共同速度v =m M +m v 0. (2分) (2)对子弹利用动能定理得 -F f s 1=12mv 2-1 2mv 20 (2分) 所以s 1=Mm (M +2m )v 20 2F f (M +m )2. (2分) 同理对木块有:F f s 2=1 2 Mv 2 (2分) 故木块发生的位移为s 2=Mm 2v 20 2F f (M +m )2 (2分) 子弹打进木块的深度为:l 相=s 1-s 2=Mmv 20 2F f (M +m ). (2分) (3)系统损失的机械能 ΔE k =12mv 20-12(M +m )v 2 =Mmv 202(M +m ) (2分) 系统增加的内能:Q =ΔE k =Mmv 20 2(M +m ). (2分) [答案] (1)m M +m v 0 (2)Mm (M +2m )v 202F f (M +m )2 Mm 2v 202F f (M +m )2 Mmv 202F f (M +m ) (3)Mmv 202(M +m ) Mmv 202(M +m ) “子弹打木块模型”是碰撞中常见模型,其突出特征是在子弹打击木块的过程中有机械能损失,此类问题的一般解法可归纳如下:

动量守恒之滑块、子弹打木块模型

l v 0 v S 动量守恒定律的应用1—— 子弹打木块模型 模型:质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块,穿出时子弹速度为v ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为f ,突出时木块速度为V ,位移为S ,则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力, 由动量守恒定律得:mv 0=mv+MV ① 由动能定理,对子弹 -f(s+l )=2022 121mv mv - ② 对木块 fs=02 1 2-MV ③ 由①式得 v= )(0v v M m - 代入③式有 fs=2022 )(21v v M m M -? ④ ②+④得 f l =})]([2121{212121212022 02220v v M m M mv mv MV mv mv -+-=-- 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即Q=ΔE 系统= fS 相问题:①若要子弹刚好能(或刚好不能)穿出木块,试讨论需满足什么条件? ②作出作用过程中二者的速度-时间图像,你会有什么规律发现? 例题:一木块置于光滑水平地面上,一子弹以初速v 0射入静止的木块,子弹的质量为m ,打入木块的深度为d ,木块向前移动S 后以速度v 与子弹一起匀速运动,此过程中转化为内能的能量为 A .)(2102 0v v v m - B.)(00v v mv - C.s vd v v m 2)(0- D.vd S v v m )(0-

v 0 A B v 0 A B v 0 l A 2v 0 v 0 B C 滑块、子弹打木块模型练习 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.00m ,一质量与木板相同的金属块,以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ,金属块与木板间动摩擦因数为μ=0.1,g 取10m/s 2 。求两木板的最后速度。 2.如图示,一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m <M ,现以地面为参照物,给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度使A 开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看) 到出发点的距离。 3.一平直木板C 静止在光滑水平面上,今有两小物块A 和B 分别以2v 0和v 0的初速度沿同一直线从长木板C 两端相向水平地滑上长木板。如图示。设物块A 、B 与长木板C 间的动摩擦因数为μ,A 、B 、C 三者质量相等。 ⑴若A 、B 两物块不发生碰撞,则由开始滑上C 到A 、B 都静止在C 上为止,B 通过的总路程多大?经历的时间多长? ⑵为使A 、B 两物块不发生碰撞,长木板C 至少多长?

专题:子弹打木块模型

专题:子弹打木块模型 例题: 【例1】光滑水平面上 静置着一质量为M 的小车一颗质量为m 的木块以速度V 0水平滑向小车.木块滑出后,木块速度减为V 1, 小车的速度增为V 2.将此过程中下列说法补全完整: A. 木块克服阻力做功为 。 B. 木块对小车做的功为 。 C. 木块减少的动能 小车增加的动能. D 系统产生的热量为 。 【例2】在光滑水平面上有一个静止的质量为M的木块,一颗质量为m的子弹以初速v0水平射入木块,且陷入木块的最大深度为d 。设冲击过程中木块的运动位移为s ,子弹所受阻力恒定。试证明:s

【练习】 1.如图6-13所示,木块与水平弹簧相连放在光滑水平面上,子弹A 沿水平方向射入木块后留在木块B 内,入射时间极短,尔后木块将弹簧压缩到最短,关于子弹和木块组成的系统,下列说法正确的是:( ) A .从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的过程中系统动量守恒 B .子弹射入木块的过程中,系统动量守恒 C .子弹射入木块的过程中,系统动量不守恒 D .木块压缩弹簧过程中,系统动量守恒 2、物块A 、B 用一根轻质弹簧连接起来,放在光滑水平面上,A 紧靠墙壁,在B 上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图7-25所示,当撤去此力后,下列说法正确的是:( ) A.A 尚未离开墙壁前,弹簧和B 的机械能守恒 B.A 尚未离开墙壁前,A 和B 的总动量守恒 C.A 离开墙壁后,A 和B 的系统的总动量守恒 D.A 离开墙壁后,弹簧和A 、B 系统的机械能守恒 3.如图6-14,光滑水平面上有A.B 两物体,其中带有轻质弹簧的B 静止,质量为m 的A 以速度v o 向着B 运动,A 通过弹簧与B 发生相互作用的过程中:( ) (1)弹簧恢复原长时A 的速度一定最小 (2)两物体速度相等时弹簧压缩量最大 (3)任意时刻系统总动量均为mv o (4)任一时刻B 的动量大小总小于mv o A .(1)(3) B .(2)(3) C .(1) (3) (4) D .(2) (4) 4.如图7-17所示,质量为M 的木板B 放在光滑水平面上,有一质量为m 的滑块A 以水平向右的初速度v 0滑上木板B ,A 与木板之间的动摩擦因数为μ,且滑块A 可看做质点,那么要使A 不从B 的上表面滑出,木板B 至少应多长? 5.如图6-28所所示,abc 是光滑的轨道,其中ab 是水平的,bc 为ab 与相切的位于竖直平面内的半圆,半径R=0.30m ,质量m=0.20Kg 的小球A 静止在轨道上,另一质量M=0.60Kg ,速度v 0=5.5m/s 的小球B 与小 球A 正碰。已知相碰后小球A 经过半圆的最高点c 落到轨道上距b 点为L=处,重力加速度g=10 m/ s 2, 求: (1)碰撞结束时,小球A和B的速度大小; (2)试论证小球B是否能沿着半圆轨道到达c 点。 A B 图6-14 图6-28

经典高中物理模型--打木块模型之一

l v 0 v S v 0 A B v 0 A B v 0 l 滑块、子弹打木块模型之一 子弹打木块模型:包括一物块在木板上滑动等。μNS 相=ΔE k 系统=Q ,Q 为摩擦在系统中产生的热量。②小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动 :包括小车上悬一单摆单摆的摆动过程等。小球上升到最高点时系统有共同速度(或有共同的水平速度);系统内弹力做功时,不将机械能转化为其它形式的能,因此过程中系统机械能守恒。 例题:质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块,穿出时子弹速度为v ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为f ,突出时木块速度为V ,位移为S ,则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力,由动量守恒定律得:mv 0=mv+MV ① 由动能定理,对子弹 -f(s+l )=2022 121mv mv - ② 对木块 fs=0212-MV ③ 由①式得 v=)(0v v M m - 代入③式有 fs=2022)(21v v M m M -? ④ ②+④得 f l =})]([2121{21212121202202220v v M m M mv mv MV mv mv -+-=-- 由能量守恒知,系统减少的机械能等于子弹与木块摩擦而产生的内能。即Q=f l ,l 为子弹现木块的相对位移。 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即 Q=ΔE 系统=μNS 相 其分量式为:Q=f 1S 相1+f 2S 相2+……+f n S 相n =ΔE 系统 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.00m ,一质量 与木板相同的金属块,以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ,金属 块与木板间动摩擦因数为μ=0.1,g 取10m/s 2。求两木板的最后速度。 2.如图示,一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m <M ,现以地面为参照物,给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 (如图),使A 开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离 B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。

子弹打木块练习题

子弹打木块模型 子弹打木块问题是力学综合问题,涉及运动学公式与力,动量(动量守恒定律、动量定力),能量(动能定理、能量守恒定理、功能关系)。熟练应用这些力学规律,可以解决相关问题。 一、单选题 1.能量的形式有多种并且通过做功会发生相互转化.如下图所示,在光滑水平面上,子弹m水平射入木块后留在木块内.现将子弹、弹簧、木块合在一起作为研究对象,则此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩到最短的整个过程中,则系统的 () A.子弹与木块有摩擦阻力,能量不守恒,机械能不守恒 B.子弹与木块有摩擦阻力,但能量和机械能均守恒 C.子弹与木块有摩擦阻力,但能量守恒,机械能不守恒 D.能量不守恒,机械能守恒 2.如图所示的装置中,木块通过一细线系在O点,子弹沿水平方向射入木块(子弹射入木块过程时间极短,可认为细线不发生摆动)后留在木块内,接着细线摆过一角度θ.若不考虑空气阻力,对子弹和木块组成的系统,下列说法正确的是 () A.在子弹射入木块的过程中机械能守恒 B.在子弹射入木块后,细线摆动的过程机械能守恒 C.从子弹开始射入木块到细线摆过θ角的整个过程机械能守恒 D.无论是子弹射入木块过程,还是子弹射入木块后细线摆动的过程机械能都不守恒 3.子弹的速度为v,打穿一块固定的木块后速度刚好变为零.若木块对子弹的阻力为恒力,那么当子弹射入木块的深度为其厚度的一半时,子弹的速度是() A. B.v

C. D. 4.如图所示,木块A、B并排且固定在水平桌面上,A的长度是L,B的长度是2L.一颗子弹沿水平方向以速度v1射入A,以速度v2穿出B.子弹可视为质点,其运动视为匀变速直线运动,则子弹穿出A时的速度为() A.(v1+v2) B. C. D.v1 5.1964年至1967年6月我国第一颗原子弹和第一颗氢弹相继试验成功,1999年9月18日,中共中央、国务院、中央军委隆重表彰在研制“两弹一星”中作出贡献的科学家。下列核反应方程式中属于原子弹爆炸的核反应方程式的是() A.U→Th +He B.U +n→Sr +Xe +10n C.N +He→O +H D.H +H→He +n 6.如图所示,质量为m的子弹水平飞行,击中一块原来静止在光滑水平面上的质量为M的物块,物块由上下两块不同硬度的木块粘合而成.如果子弹击中物块的上部,恰不能击穿物块;如果子弹击中物块的下部,恰能打进物块中央.若将子弹视为质点,以下说法中错误的是 A.物块在前一种情况受到的冲量与后一种情况受到的冲量相同 B.子弹前一种情况受到的冲量比后一种情况受到的冲量大

高中物理模型-子弹打木块模型

模型组合讲解——子弹打木块模型 赵胜华 [模型概述] 子弹打木块模型:包括一物块在木板上滑动等。Q E s F k N =?=系统相μ,Q 为摩擦在系统中产生的热量;小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动;一静一动的同种电荷追碰运动等。 [模型讲解] 例. 如图1所示,一个长为L 、质量为M 的长方形木块,静止在光滑水平面上,一个质量为m 的物块(可视为质点),以水平初速度0v 从木块的左端滑向右端,设物块与木块间的动摩擦因数为μ,当物块与木块达到相对静止时,物块仍在长木块上,求系统机械能转化成内能的量Q 。 图1 解析:可先根据动量守恒定律求出m 和M 的共同速度,再根据动能定理或能量守恒求出转化为内能的量Q 。 对物块,滑动摩擦力f F 做负功,由动能定理得: 2022 121)(mv mv s d F t f -= +- 即f F 对物块做负功,使物块动能减少。 对木块,滑动摩擦力f F 对木块做正功,由动能定理得22 1 Mv s F f =,即f F 对木块做正功,使木块动能增加,系统减少的机械能为: ><=-+=--1)(2 1 21212220d F s F s d F Mv mv mv f f f t 本题中mg F f μ=,物块与木块相对静止时,v v t =,则上式可简化为: ><+-=2)(2 121 2 20t v M m mv mgd μ

又以物块、木块为系统,系统在水平方向不受外力,动量守恒,则: ><+=3)(0t v M m mv 联立式<2>、<3>得: ) (220 m M g Mv d +=μ 故系统机械能转化为内能的量为: ) (2)(220 20m M Mmv m M g Mv mg d F Q f +=+?==μμ 点评:系统内一对滑动摩擦力做功之和(净功)为负值,在数值上等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,其绝对值等于系统机械能的减少量,即E s F f ?=。 从牛顿运动定律和运动学公式出发,也可以得出同样的结论。由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动,位移与平均速度成正比: v v v v v v s d s +=+=+00222/2/)( 所以 d m M m s m m M v v s d +=+==202, 一般情况下m M >>,所以d s <<2,这说明,在子弹射入木块过程中,木块的位移很 小,可以忽略不计。这就为分阶段处理问题提供了依据。象这种运动物体与静止物体相互作用,动量守恒,最后共同运动的类型,全过程动能的损失量可用公式: 2 0) (2v m M Mm E k += ? [模型要点] 子弹打木块的两种常见类型: ①木块放在光滑的水平面上,子弹以初速度v 0射击木块。 运动性质:子弹对地在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动;木块在滑动摩擦力作用下做匀加速运动。 图象描述:从子弹击中木块时刻开始,在同一个v —t 坐标中,两者的速度图线如下图中甲(子弹穿出木块)或乙(子弹停留在木块中)

2020年高考物理核心探秘 专题10 子弹打木块问题-2020年高考物理核心探秘

专题十、子弹打木块问题 问题分析 一个长方体木块,静止在光滑水平面上,一个子弹以某一初速度沿水平方向射入该木块,最终没有射穿。阻力始终恒定,那么在这个过程中( ) (3个不定项) 限时15分钟.勇于挑战自己!所有高二、高三都可以做 (1)若产生内能10J,则子弹损失的能量可能为( ) A. 4 J B. 7 J C. 10J D. 12J (2)若子弹损失动能为10J,则木块动能可能为( ) A. 3J B. 5J C. 1J D. 7J (3)若木块获得动能为10J,则产生内能可能为( ) A. 14J B. 10 J C. 29J D. 7J 变为1: 一个长方体木块,静止在光滑水平面上,一个子弹以某一初速度沿水平方向射入该木块,最终没有射穿。阻力始终恒定,那么在这个过程中( ) (1)若产生内能10J,则子弹损失的能量可能为( ) A. 13J B. 19J C. 21J D. 23J (2)若子弹损失动能为10J,则木块动能可能为( ) A. 3J B. 5J C. 15J D. 37J (3)若木块获得动能为10J,则产生内能可能为( ) A. 12J B. 15 J C. 66J D. 20J 变为2: 一个长方体木块,静止在光滑水平面上,一个子弹以某一初速度沿水平方向射入该木块,最终没有射穿。阻力始终恒定,那么在这个过程中( ) (1)若产生内能10J,则木块动能不可能为( )

A. 4J B. 7J C. 10J D. 12J (2) 若木块获得动能为10J ,则子弹损失的能量可能为 ( ) A. 16J B. 20J C. 22J D. 32J (3)若子弹损失动能为10J , 则产生内能不可能为 ( ) A. 3J B. 4 J C. 6J D. 9J 子弹打木块核心探秘 一、核心装备: 一质量为M 的木块放在光滑的水平面上,一质量m 的子弹以初速度v 0水平飞来打进木块并留在其中,设子弹与木块之间的相互作用力恒为f 【题问透视1】子弹停在木块中时二者的共同速度: 子弹、木块停在木块中,设相对静止时的速度v 由动量守恒得: mv 0=(M +m )v ∴ v = m M m +v 0 【题问透视2】子弹停打入木块中时间 设子弹在木块内运动的时间为t ,由动量定理得: 以木块为研究对象,对木块 f ·t =Mv -0 或以子弹为研究对象,对子弹 -f ·t =mv - mv 0 ∴ t = () Mmv f M m + 【题问透视3】子弹、木块的位移即子弹打入木块的深度 子弹、木块发生的位移以及子弹打入木块的深度,各个量如图所示 由动能定理得: 对子弹:-f ·s 1=12 mv 2-12 mv 02 M m v 0 M m v 0 s 2 s 1 s 相

动量守恒之滑块子弹打木块模型

模型:质量为M 长为I 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为 m 的子弹以水平初速 v o 射入 木块,穿出时子弹速度为 v ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 水平方向不受外力, —mv 2 {=mv 2 =M[ — (v o v)]2} 2 2 2 M 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。 即Q=AE 系统=fS 相 ②作出作用过程中二者的速度 -时间图像,你会有什么规律发现? 例题:一木块置于光滑水平地面上,一子弹以初速 v o 射入静止的木块,子弹的质量为 m,打入木 块的深度为d ,木块向前移动 S 后以速度v 与子弹一起匀速运动,此过程中转化为内能的能量为 A 1 , 2 、 m(v o v)vd m(v o v) A ?匚m (v 2 v o v ) B. mv o (v o v) C. D. vd 2 v ' 2s S 动量守恒定律的应用1 子弹打木块模型 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为 f ,突出时木块速度为 V,位移为S,则子弹位移为(S+I)。 由动量守恒定律得: mv o =mv+MV ① 由动能定理,对子弹 心 l) =^ -v 2 1 2 2 mV 0 对木块 fs= -MV 2 2 由①式得v =辭"0 v)代入③式有 fs= 2M ?5 (V o V)2 ④ ②+④得 f |= -—v 2 问题:①若要子弹刚好能(或刚好不能)穿出木块, 试讨论需满足什么条件?

滑块、子弹打木块模型练习 1在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.00m,一质量与木板相同的金属块, .. . _ 2 以v o=2.OOm/s的初速度向右滑上木板A,金属块与木板间动摩擦因数为卩=0.1 , g取10m/s。求 两木板的最后速 度。L v°_ , __________ , I A ................ I .......... B…二 2.如图示,一质量为M长为I的长方形木块B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木 块A, m< M,现以地面为参照物,给A和B以大小相等、方向相反的初速度使A开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A刚好没有滑离B板。以地面为参照系。 ⑴若已知A和B的初速度大小为vo,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A向左运动到最远处(从地面上看) 至U出发点的距离。 V o A 3 .一平直木板C静止在光滑水平面上,今有两小物块A和B分别以2v o和v o的初速度沿同一直线从长木板C两端相向水平地滑上长木板。如图示。设物块A、B与长木板C间的动摩擦因数为卩,A、 B、C三者质量相等。 ⑴若A、B两物块不发生碰撞,则由开始滑上C到A B都静止在C上为止,B通过的总路程多 大?经历的时间多长? ⑵为使A、B两物块不发生碰撞,长木板C至少多长? ri—> ^-n C

子弹打木块模型及其应用

创作编号: GB8878185555334563BT9125XW 创作者: 凤呜大王* 子弹打木块模型及其应用 江苏省海安县立发中学 杨本泉 迁移能力的培养是物理教学过程中的重要组成部分。在物理习题教学过程中,注重培养学生构建正确的物理模型,掌握基本模型的思维方法并能合理的迁移,可以受到事半功倍的效果。子弹打木块问题是高中物理主干知识:动量与能量相结合应用的重要模型之一。 一、 原型 一质量为M 的木块放在光滑的水平面上,一质量m 的子弹以初速度v 0 水平飞来打进木块并留在其中,设相互作用力为f 问题1 子弹、木块相对静止时的速度v 由动量守恒得: mv 0=(M+m)v ∴ 0v m M m v += 问题2 子弹在木块内运动的时间 由动量定理得: 对木块 0-=?Mv t f 或对子弹 0mv mv t f -=?- ∴ ) (0 m M f Mmv t += 问题3 子弹、木块发生的位移以及子 1 图

弹打进木块的深度 由动能定理得: 对子弹:20212 121mv mv s f -= ?- 2 2 1) (2)2(m M f v m M Mm s ++=∴ 对木块:222 1 Mv fs = 2 2 22) (2m M f v Mm s +=∴ 打进深度就是相对位移 S 相 =S 1-S 2=) (22 m M f Mmv + 问题4 系统损失的机械能、系统增加的内能 E 损=) (2)(21212 02 20m M Mmv v m M mv +=+- 由问题3可得: ) (2)(2 021m M Mmv s f s s f Q +=?=-=相 说明: 相互作用力与相对位移(或路程)的乘积等于系统机械能的减 小,这是一个重要关系,通常都可直接运用。 问题5 比较S 1、S 2、S 相的大小关系 运用图象法:子弹做匀减速直线运动 木块做匀加速直线运动 由图可以判定: ① 不论m 、M 关系怎样 总有S 相>S 2 S 1>2S 2 ②若m <M 则S 相>2S 2 S 1>3S 2 问题6 要使子弹不穿出木块,木块至少多长?(v 0、m 、M 、f 一定) 运用能量关系 fL= 220)(2 1 21v m M mv +- 2 图

子弹打木块问题

子弹打木块类问题 子弹打木块实际上是一种完全非弹性碰撞。作为一个典型,它的特点是:子弹以水平速度射向原来静止的木块,并留在木块中跟木块共同运动。下面从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一过程。 【例1】 设质量为m 的子弹以初速度v 0射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入木块深度为d 。求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。 解析:子弹和木块最后共同运动,相当于完全非弹性碰撞。 从动量的角度看,子弹射入木块过程中系统动量守恒: ()v m M mv +=0 从能量的角度看,该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大小为f ,设子弹、木块的位移大小分别为s 1、s 2,如图所示,显然有s 1-s 2=d 对子弹用动能定理:22012 121mv mv s f -=? ……① 对木块用动能定理:2221Mv s f = ? ……② ①、②相减得:()() 2022022121v m M Mm v m M mv d f +=+-=? ……③ 点评:这个式子的物理意义是:f d 恰好等于系统动能的损失;根据能量守恒定律,系 统动能的损失应该等于系统内能的增加;可见Q d f =?,即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积(由于摩擦力是耗散力,摩擦生热跟路径有关,所以这里应该用路程,而不是用位移)。 由上式不难求得平均阻力的大小:()d m M Mmv f +=220 至于木块前进的距离s 2,可以由以上②、③相比得出:d m M m s +=2 从牛顿运动定律和运动学公式出发,也可以得出同样的结论。由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动,位移与平均速度成正比:

高中物理模型-子弹打木块

高中物理模型——“子弹打木块”模型 符合的规律:子弹和木块组成的系统动量守恒,机械能不守恒。 重要结论:系统损失的机械能等于阻力乘以相对位移,即:?E fd =相对。 共性特征:一物体在另一物体上,在恒定的阻力作用下相对运动,系统动量守恒,机械能不守恒,满足动量守恒定律和?E f d =滑相对。 例1. 子弹质量为m ,以速度v 0水平打穿质量为M ,厚为d 的放在光滑水平面上的木块,子弹的速度变为v ,求此过程系统损失的机械能。 解析:mv mv Mv 0=+' ① 对子弹用动能定理: -+= -F s d mv mv f ()1212 202 ② ②式中s 为木块的对地位移 对木块用动能定理: F s Mv f = -1 2 02' ③ 由②③两式得: F d mv mv Mv f = -+121212 02 22(') ④ 由①④两式解得:F d m M M m v M m v mv v f =--++2202 20[()()] 例2. 如图1所示,一个长为L 、质量为M 的长方形木块,静止在光滑水平面上,一个质量为m 的物块(可视为质点),以水平初速度v 0从木块的左端滑向右端,设物块与木块间的动摩擦因数为μ,当物块与木块达到相对静止时,物块仍在长木块上,求系统机械能转化成内能的量Q 。 图1 解析:可先根据动量守恒定律求出m 和M 的共同速度,再根据动能定理或动量守恒求出转化为内能的量Q 。 对物块,滑动摩擦力F f 做负功,由动能定理得: -+= -F d s mv mv f t ()1212 202 即F f 对物块做负功,使物块动能减少。 对木块,滑动摩擦力F f 对木块做正功,由动能定理得:F s Mv f = 1 2 2 即F f 对木块做正功,使木块动能增加,系统减少的机械能为: F d s F s F d mv mv Mv f f f t ()+-== --121212 022 2 ① 本题中F mg f =μ,物块与木块相对静止时,v v t =,则上式可简化为:

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