如图所示,光滑半圆轨道竖直放置,半径为R,一水平轨道与圆轨道相切,在水平光滑轨道上停着一个质量为M=0.99kg的木块,

如图所示,光滑半圆轨道竖直放置,半径为R,一水平轨道与圆轨道相切,在水平光滑轨道上停着一个质量为M=0.99kg的木块,一颗质量为m=0.01kg的子弹,以vo=400m/s的水平速度射入木块中,然后一起运动到轨道最高点水平抛出,当圆轨道半径R多大时,平抛的水平距离最大?最大值是多少?(g取10m/s2
tatan 1年前 已收到1个回答 举报

夜鼬 幼苗

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解题思路:对子弹和木块应用动量守恒定律求出共同速度,对子弹、木块由水平轨道到最高点应用机械能守恒定律,取水平面为零势能面,求出木块到最高点时的速度,由平抛运动的基本规律表示出平抛的水平距离即可求解.

对子弹和木块应用动量守恒定律:
mv0=(m+M)v1
所以 v1=4m/s
对子弹、木块由水平轨道到最高点应用机械能守恒定律,取水平面为零势能面,设木块到最高点时的速度为v2,有
1
2(m+M)v12=
1
2(m+M)v22+(m+M)g•2R
所以 v2=
16−40R
由平抛运动规律有:
2R=[1/2gt2
S=v2t
解得:S=4-

−10R2+4R
10]
所以,当R=0.2m时水平距离最大
最大值Smax=0.8m.
答:当圆轨道半径R=0.2m时,平抛的水平距离最大,最大值是0.8m.

点评:
本题考点: 机械能守恒定律;平抛运动;动量守恒定律.

考点点评: 对于圆周运动,常常是机械能守恒定律或动能定理与牛顿定律的综合.子弹射击木块过程,基本的规律是动量守恒.

1年前

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