【例10】质量m1=10g的小球在光滑的水平桌面上以v1=30cm/s的速率向右运动,恰好遇上在同一条直线上向左运动的另一个小球.第二个小球的质量为m2=50g,速率v2=10cm/s.碰撞后,小球m2恰好停止.那么,碰撞后小球m1的速度是多大,方向如何?
【例11】一列车沿平直轨道以速度v0匀速前进,途中最后一节质量为m的车厢突然脱钩,若前部列车的质量为M,脱钩后牵引力不变,且每一部分所受摩擦力均正比于它的重力,则当最后一节车厢滑行停止的时刻,前部列车的速度为
练习17、两辆质量相同的小车A和B,置于光滑水平面上,一人站在A车上,两车均静止.若这个人从A车跳到B车上,接着又跳回A车,仍与A车保持相对静止,则此时A车的速率
A.等于零 B.小于B车的速率 C.大于B车的速率 D.等于B车的速率 3.碰撞与爆炸
【例12】 动量分别为5kg?m/s和6kg?m/s的小球A、B沿光滑平面上的同一条直线同向运动,
A追上B并发生碰撞后。若已知碰撞后A的动量减小了2kg?m/s,而方向不变,那么A、B质量
之比的可能范围是什么?
练习18、甲、乙两球在光滑的水平轨道上同向运动,已知它们的动量分别是p甲=5kgm/s,p=7kgm/s, 甲追乙交发生碰撞,那么碰后它们的动量可能是:( ) A、p甲=6kgm/s,p乙=6kgm/s, B、p甲=3kgm/s,p乙=10kgm/s C、p甲=-5kgm/s,p乙=12kgm/s, D、p甲=2kgm/s,p乙=14kgm/s
变化:上题中若碰后乙的动量变为p?乙=10kgm/s,则两球的质量m甲与m乙的关系可能是:( ) A、m甲=m乙 B、m甲=2m乙 C、m甲=4m乙 D、m甲=6m乙
乙
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【例13】 质量为M的楔形物块上有圆弧轨道,静止在水平面上。如图10示,质量为m的小球以速度v1向物块运动。不计一切摩擦,圆弧小于90°且足够长。求小球能上升到的最大高度H 和物块的最大速度v。
v1
图10
练习19、光滑水平面上有一质量分别为M、m的木块A、B,它们之间用一根轻质弹簧连结(弹簧处于自由状态,且以后的运动中弹簧一直处于弹性限度内)如图11所示,现突然给木块B以瞬时冲时I,求运动过程中弹簧的最大弹性势能Ep?
I A B
图11
若本题改为B受一水平飞来的子弹击中,子弹未穿出,弹性势能又是多少?(子弹质量m) 练习20、(2004年高考题)桩机的重锤由气缸、活塞等若干部件组成,气缸与活塞间有柴油与空气的混合物。在重锤与桩碰撞的过程中,通过压缩使混合物燃烧,产生高温高压气体,从而使桩向下运动,锤向上运动。现把柴油打桩机和打桩过程简化如下:
柴油打桩机重锤的质量为m,锤在桩帽以上高度为h处(如图12)从静止开始沿竖直轨道自由落下,打在质量为M(包括桩帽)的钢筋混凝土桩子上。同时,柴油燃烧,产生猛烈推力,锤和桩分离,这一过程的时间极短。随后,桩在泥土中向下移动一距离l。已知锤反跳后到达
3
最高点时,锤与已停下的桩幅之间的距离也为h(如图2)。已知m=1.0×10kg,M=2.0×103kg,h=2.0m,l=0.20m,重力加速度g=10m/s2,混合物的质量不计。设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力F是恒力,求此力的大小。
锤 锤 反跳后的
m m 最高位置
h h 桩帽 l 桩 桩 M
图12
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泥土 M
【例14】、 向空中发射一物体.不计空气阻力,当物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂为a,b两块.若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向则 [ ]
A.b的速度方向一定与原速度方向相反
B.从炸裂到落地这段时间里,a飞行的水平距离一定比b的大 C.a,b一定同时到达地面
D.炸裂的过程中,a、b中受到的爆炸力的冲量大小一定相等
练习21、一炮弹在水平飞行时,其动能为Ek0=800J,某时它炸裂成质量相等的两块,其中一块的动能为Ek1=625J,求另一块的动能Ek2
练习22、如图13所示,在沙堆表面放置一长方形木块A,其上面再放一个质量为m=0.10kg的爆竹B,木块的质量为M=6.0kg。当爆竹爆炸时,因反冲作用使木块陷入沙中深度h=50cm,而木块所受的平均阻力为f=80N。若爆竹的火药质量以及空气阻力可忽略不计,g取10m/s,求爆竹能上升的最大高度。
4.子弹打木块类问题
【例15】、 如图14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?
MM
θ
v
Mm Page 8 of 13 图14
) 图13 2A
练习23、 如图15所示,有两个物体A,B,紧靠着放在光滑水平桌面上,A的质量为2kg,B的质量为3kg。有一颗质量为100g的子弹以800m/s的水平速度射入A,经过0.01s又射入物
3
体B,最后停在B中,A对子弹的阻力为3×10N,求A,B最终的速度。
V0
A B
图15
【例16】 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,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。
v
v0
5.反冲运动(人船模型)
在某些情况下,原来系统内物体具有相同的速度,发生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开。这类问题相互作用过程中系统的动能增大,有其它能向动能转化。可以把这类问题统称为反冲。
【例17】 质量为m的人站在质量为M,长为L的静止小船的左端,当他从左走到船的右端时,船向哪个方向移动,移动的距离多少?
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s1 d s2 图16
练习24、如图18所示,光滑水平面上有一质量为M的小车处于静止状态在车的左侧有一被压缩的弹簧,一个质量为m的球与弹簧紧密接触,球距小车右端的距离为L。由于被线束缚,弹簧保持压缩状态。现在用火柴把线烧断,球被弹走并粘在小车右端,求小车的位移。
练习25、如图19所示,质量为m的人位于总质量为M的热气球的吊筐里,气球在空中处于静止状态,人距地面的高度为H。现在人要从系在筐上的一根绳子一直滑到地面,问绳子至少要多长(不计人的身高)?
练习26、平静的湖面上有一只长度为L的小船,船首有一人手握一枪(带子弹),船尾有一块靶子,以上全部物体的总质量是M。后来该人向靶子发射了总质量为m的数发子弹,这些子弹都留在了靶子内,不计水的阻力,问小船移动多远。
练习27、如图20所示,质量为M的船用吊车把货物从岸边运到船上,吊车的悬臂与水平面的夹角为a,长为L,其质量不计,则吊车把一包质量为m的货物吊起,然后转180度角放到船上,其间船发生多大位移?(不计水阻力)
练习28、光滑水平面有一半径为R质量为M的球壳,其内有一半径为R/2质量为m 的小球,两球等高,现将小球从静止释放,那么当小球下滑到最低点时大球移动的距离是多少?
图21
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L 图18
图19
图20
O1 O