- 爆炸
- 共16题
在沙滩上有一木块,质量为M=5 kg,木块上放一爆竹,质量m=0.10 kg。点燃爆竹后木块陷入沙中深5 cm,若沙对木块运动的阻力恒为58 N,不计爆竹中火药质量和空气阻力。求爆竹上升的最大高度(g取10m/s2)。
正确答案
解:由于火药爆炸时内力远远大于重力,所以爆炸时动量守恒,取向上的方向为正方向,由动量守恒定律得:mv-Mv'=0 ①
木块陷入沙中做匀减速运动到停止,其加速度为
木块做匀减速运动的初速度 ②
②代入①式,得v=20 m/s
爆竹以初速度v做竖直上抛运动,上升的最大高度为
【选修3-5选做题】
如图所示,在光滑的水平桌面上有一长为=2 m的木板,它的两端各有一块挡板,的质量为=5 kg,在的中央并排放着两个可视为质点的滑块与,其质量分别为=1 kg、=4 kg,开始时、、均处于静止状态,并且、间夹有少许炸药,炸药爆炸使得以=6 m/s的速度水平向左运动,不计一切摩擦,两滑块中任一块与挡板碰撞后就与挡板合成一体,爆炸与碰撞时间不计,求:
(1)当两滑块都与挡板碰撞后,板的速度多大?
(2)从爆炸开始到两个滑块都与挡板碰撞为止,板的位移多大?方向如何?
正确答案
解:炸药爆炸,滑块A与B分别获得向左和向右的速度,由动量守恒可知,A的速度较大(A的质量小),A、B均做匀速运动,A先与挡板相碰合成一体(满足动量守恒)一起向左匀速运动,最终B也与挡板相碰合成一体(满足动量守恒),整个过程满足动量守恒
(1)整个过程A、B、C系统动量守恒,有:
解得:
(2)炸药爆炸,A、B获得的速度大小分别为、
,以向左为正方向,有:
解得:,方向向右
然后A向左运动,与挡板相撞并合成一体,共同速度大小为,由动量守恒,有:
解得:
此过程持续的时间为:
此后,设经过t2时间B与挡板相撞并合成一体,则有:
解得:t2=0.3 s
板C的总位移为:,方向向左
一火箭质量为m,以一定的倾角斜向上发射,到达最高点时速度为v,火箭在最高点爆炸成两块,其中一块沿原轨道返回,质量为m/2,求:
(1)另一块爆炸后瞬时速度大小;
(2)爆炸后系统增加的机械能。
正确答案
解:(1)设火箭爆炸成A,B两块物体,且A物体沿原轨道返回,则vA=-v ①
由题意mA=mB=m/2 ②
火箭在最高点爆炸为两块时动量守恒:mAvA+mBvB=mv ③
由①②③式得vB=3v ④
(2)爆炸后系统增加的机械能
=2mv2 ⑤
(14分)如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块B上,另一端与滑块C接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H=5m的光滑水平桌面上.现有一滑块A从光滑曲面上离桌面h=1.8m高处由静止开始滑下,与滑块B发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向前运动,经一段时间,滑块C脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出. 已知mA="1kg," mB="2kg," mC=3kg,g=10m/s2,求:
(1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度;
(2)被压缩弹簧的最大弹性势能;
(3)滑块C落地点与桌面边缘的水平距离.
正确答案
解:(14分)⑴ 滑块A从光滑曲面上h高处由静止开始滑下的过程,机械能守恒,设其滑到底面的速度为v1 ,由机械能守恒定律有:
解之得:
滑块A与B碰撞的过程,A、B系统的动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度设为v2 ,由动量守恒定律有:
解之得:
(2)滑块A、B发生碰撞后与滑块C一起压缩弹簧,压缩的过程机械能守恒,被压缩弹簧的弹性势能最大时,滑块A、B、C速度相等,设为速度,
由动量守恒定律有:
由机械能守恒定律有:
E="3J "
(3)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,滑块C脱离弹簧,设滑块A、B的速度为,滑块C的速度为
,分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有:
解之得:= 0,
V5="2m/s "
滑块C从桌面边缘飞出后做平抛运动:
S = t
H=" "
解之得:S =" " 2m
略
手榴弹在离地高h处时的速度方向恰好沿水平方向,速度大小为v,此时,手榴弹炸裂成质量相等的两块,设消耗的火药质量不计,爆炸后前半块的速度方向仍沿水平向左,速度大小为3v,那么两块弹片落地点之间的水平距离_____________。
正确答案
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