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(2011?雙流縣模擬)如圖所示,小木塊A用細線吊在O點,此刻小物塊的重力勢能為零.一顆子彈以一定的水平速度射入木塊A中,并立即與A有共同的速度,然后一起擺動到最大擺角α(α<900),不計空氣阻力.如果保持子彈入射速度大小不變,而使子彈的質量增大,關于它們一起擺動的最大擺角 α、子彈與A組成的系統損失的機械能△E,有(  )
分析:子彈射入木塊過程,由于時間極短,子彈與木塊間的內力遠大于系統外力,故可由動量守恒定律列式可以求出子彈打擊木塊后的共同速度,根據功能關系可以求出子彈打擊木塊過程中損失的機械能大小,子彈打擊木塊后,子彈和木塊以共同的速度一起向右擺動,且擺動過程中機械能守恒,由此可以求出擺動角度大小.
解答:解:設子彈質量為m,木塊的質量為M,子彈打擊木塊過程中動量守恒,因此有:
mv0=(m+M)v
所以△E=
1
2
m
v
2
0
-
1
2
(M+m)v2
=
mM
v
2
0
2(M+m)
=
M
v
2
0
2(
M
m
+1)
,由此可知隨著子彈質量m的增大,損失的機械能△E增大;
子彈打擊木塊完畢后一起擺動過程中機械能守恒,因此有:
1
2
(M+m)v2=(M+m)gL(1-cosα)
,由此可得:(
m
M+m
)2
v
2
0
=2gL(1-cosα)
,即隨著子彈質量m的增大,它們一起擺動的最大擺角 α增大;
綜上ABD錯誤,C正確.
故選C.
點評:解答該題的關鍵是明確子彈打擊木塊過程中動量守恒且有能量損失,打擊后系統擺動過程中機械能守恒.
練習冊系列答案
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(2011?雙流縣模擬)如圖所示,長為L的木板A靜止在光滑的水平桌面上,A的左端上方放有小物體B(可視為質點),一端連在B上的細繩,繞過固定在桌子邊沿的定滑輪后,另一端連在小物體C上,設法用外力使A、B靜止,此時C被懸掛著.A的右端距離滑輪足夠遠,C距離地面足夠高.已知A的質量為6m,B的質量為3m,C的質量為m.現將C物體豎直向上提高距離2L,同時撤去固定A、B的外力.再將C無初速釋放,當細繩被拉直時B、C速度的大小立即變成相等,由于細繩被拉直的時間極短,此過程中重力和摩擦力的作用可以忽略不計,細繩不可伸長,且能承受足夠大的拉力.最后發現B在A上相對A滑行的最大距離為
12
L
.細繩始終在滑輪上,不計滑輪與細繩之間的摩擦,計算中可認為A、B之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,取重力加速度g=10m/s2
(1)求細繩被拉直前瞬間C物體速度的大小υ0
(2)求細繩被拉直后瞬間B、C速度的大小υ;
(3)在題目所述情景中,只改變C物體的質量,可以使B從A上滑下來.
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(2011?雙流縣模擬)近段時間,朝核問題引起了全球關注,其焦點問題是朝鮮的核電站采用輕水堆還是重水堆.重水堆核電站在發電的同時還可以產生出研究核武器的钚(
 
239
94
Pu
),這種
 
239
94
Pu
可由鈾
 
239
92
U
經過n次β衰變而來,則(  )

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(2011?雙流縣模擬)如圖1所示,建立Oxy坐標系,兩平行極板P、Q垂直于y軸且關于x軸對稱,極板長度和板間距均為l,第一、四象限有磁場,方向垂直于Oxy平面向里.位于極板左側的粒子源沿x軸向右連續發射質量為m、電量為+q、速度相同、重力不計的帶電粒子.在0~3t0時間內兩板間加上如圖2所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響).已知t=0時刻進入兩板間的帶電粒子恰好在t0時刻經極板邊緣射入磁場.上述m、q、l、t0、B為已知量.(不考慮粒子間相互影響及返回板間的情況)求:
(1)兩板間的電壓U0
(2)0~3t0時間內射入兩板間的帶電粒子在磁場中運動的最短時間t.
(3)
12
t0時刻射入兩板間的帶電粒子進入磁場和離開磁場時的位置坐標.

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