问题 问答题

如图所示,ABCDE是由三部分光滑轨道平滑连接在一起组成的,AB为水平轨道,

BCD
是半径为R的半圆弧轨道,

DE
是半径为2R的圆弧轨道,

BCD

DE
相切在轨道最高点D,R=0.6m.质量为M=0.99kg的小物块,静止在AB轨道上,一颗质量为m=0.01kg子弹水平射入物块但未穿出,物块与子弹一起运动,恰能贴着轨道内侧通过最高点从E点飞出.取重力加速度g=10m/s2,求:

(1)物块与子弹一起刚滑上圆弧轨道B点的速度;

(2)子弹击中物块前的速度;

(3)系统损失的机械能.

答案

(1)由物块与子弹一起恰能通过轨道最高点D,得:(M+m)g=(M+m)

v2D
2R

又由物块与子弹上滑过中根据机械能守恒得:

1
2
(M+m)
v2D
+(M+m)g•2R=
1
2
(M+m)
v2B

代入数据解得:vB=

6Rg
=6m/s

(2)由动量守恒   mv=(M+m)vB

v=600m/s

(3)根据能的转化和守恒定律得   △E=

1
2
mv2-
1
2
(M+m)
v2B

代入数据得:△E=1782J

答:(1)物块与子弹一起刚滑上圆弧轨道B点的速度为6m/s.

(2)子弹击中物块前的速度为600m/s.

(3)系统损失的机械能为1782J.

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