Question

5．如圖所示，在高為h=5cm的平臺右邊緣上，靜止放置一質量為M=3kg的鐵塊，現有一質量為m=1kg的鋼球以v₀=10m/s的水平速度與鐵塊在極短的時間發(fā)生正碰被反彈，落地點距離平臺右邊緣的水平距離為l=2m．求碰撞過程中產生的熱量（不計空氣阻力，鐵塊和鋼球均可以看做質點）．

Answer 1

分析 鋼球與鐵塊發(fā)生碰撞，時間極短，動量守恒，碰撞后鋼球做平拋運動，已知下落的高度和水平距離，可由平拋運動的規(guī)律求出碰后鋼球的速度，即可由動量守恒定律求出碰后鐵塊的速度，功能關系即可求出碰撞的過程中產生的熱量．

解答 解：設鋼球反彈后的速度大小為v₁，鐵塊的速度大小為v₂，碰撞時間極短，鋼球和鐵塊組成的系統(tǒng)動量守恒，故有mv₀=Mv₂-mv₁
鋼球碰后做平拋運動，在水平方向上有l(wèi)=v₁t
在豎直方向上有$h=\frac{1}{2}g{t^2}$
由能量守恒定律可得$Q=\frac{1}{2}mv_0^2-\frac{1}{2}mv_1^2-\frac{1}{2}Mv_2^2$=24 J 
答：碰撞的過程中產生的熱量是24J．

點評 該題考查碰撞過程中的動量守恒與能量守恒，知道碰撞過程中損失的動能與產生的熱量相對，然后分析物理過程，把握每個過遵循的物理規(guī)律是關鍵．