Question

如图所示，两物块A、B并排静置于高h=0.80m的光滑水平桌面上，物块的质量均为M=0.60 kg。一颗质量m=0.10 kg的子弹C以v₀=100m/s的水平速度从左面射入A，子弹射穿A后接着射入B并留在B中，此时A、B都没有离开桌面。已知物块A的长度为0.27m，A离开桌面后，落地点到桌边的水平距离s=2.0m。设子弹在物块A、B 中穿行时受到的阻力保持不变，空气阻力不计，g取10m/s²。

（1）物块A和物块B离开桌面时速度的大小分别是多少；

（2）求子弹在物块B中穿行过程中系统产生的热量；

（3）为了使子弹在物块B中穿行时物块B未离开桌面，求物块B到桌边的最小距离。

Answer

（1）5.0 m/s 10 m/s（2）52.5J（3）2.5×10-2m  

【解析】

(1)子弹射穿物块A后，A以速度vA沿桌面水平向右匀速运动，离开桌面后做平抛运动t=0.40s

A离开桌边的速度=5.0m/s

设子弹射入物块B后，子弹与B的共同速度为vB，子弹与两物块作用过程系统动量守恒：

B离开桌边的速度=10m/s

（2）设子弹离开A时的速度为，子弹与物块A作用过程系统动量守恒：

m/s

子弹在物块B中穿行的过程中，由能量守恒

①

子弹在物块A中穿行的过程中，由能量守恒

②

由①②解得m

（3）子弹在物块A中穿行的过程中，物块A在水平桌面上的位移为s1,根据动能定理

③

子弹在物块B中穿行的过程中，物块B在水平桌面上的位移为s2，根据动能定理

④

由②③④解得物块B到桌边的最小距离smin=2.5×10-2m

本题考查动量守恒与能量守恒的应用，物块A被子弹射穿后做平抛运动飞出桌面，由平抛运动规律可求得平抛运动的初速度及子弹射穿后木块的速度，在子弹射穿木块过程中系统动量守恒，子弹射进木块B中，木块B向右加速，使得A、B分离，如果以子弹、木块A、B为一个系统，内力远远大于外力，系统动量始终守恒，初状态为AB静止，末状态为子弹与B共速，列式可求得B的速度，再以子弹和木块A为研究对象，动量守恒可求得子弹飞出后的速度，此时AB速度相同，再以子弹和B为一个系统，系统动能的减小量完全转化为内能，系统的内能为阻力乘以相对距离及打进物体B的深度，由此可求解