Question

13．質(zhì)量為M的均勻木塊靜止在光滑水平面上，木塊左右兩側(cè)各有一位拿著完全相同步槍和子彈的射擊手．首先左側(cè)射手開槍，子彈水平射入木塊的最大深度為d₁，然后右側(cè)射手開槍，子彈水平射入木塊的最大深度為d₂，如圖設(shè)子彈均未射穿木塊，子彈質(zhì)量為m（M=2m）且兩顆子彈與木塊之間的作用力大小均相同．，求：當(dāng)兩顆子彈均相對(duì)木塊靜止時(shí)d₁與 d₂的比值．

Answer 1

分析 對(duì)左側(cè)子彈和木塊組成的系統(tǒng)而言，合外力為零，總動(dòng)量守恒，可求出當(dāng)子彈相對(duì)于木塊靜止時(shí)木塊的速度．由動(dòng)量守恒和能量守恒得到d₁與子彈速度、質(zhì)量和木塊的關(guān)系，再對(duì)右側(cè)子彈和左側(cè)子彈、木塊三者系統(tǒng)為研究對(duì)象，用同樣的方法研究d₂，再求比值．

解答 解：假設(shè)子彈射出速度為v₀，子彈與木快之間的作用力f，以射出的第一個(gè)子彈速度為正，則：
射入第一個(gè)子彈的過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律有：
  mv₀=（m+M）v₁       ①
由能量守恒得：fd₁=$\frac{1}{2}$mv₀²-$\frac{1}{2}$（m+M）v₁²         ②
射入第二個(gè)子彈的過(guò)程，對(duì)系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律有：
   （m+M）v₁-mv₀=（2m+M）v₂ ③
由能量守恒得：fd₂=$\frac{1}{2}$mv₀²+$\frac{1}{2}$（m+M）v₁²+-$\frac{1}{2}（2m+M）{v}_{2}^{2}$       ④
聯(lián)立①②③④式，解得：$\frac{e98xb20_{1}}{jemlufb_{2}}$=$\frac{1}{2}$
答：當(dāng)兩顆子彈均相對(duì)木塊靜止時(shí)d₁與 d₂的比值為$\frac{1}{2}$．

點(diǎn)評(píng) 本題的關(guān)鍵要抓住系統(tǒng)遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能與子彈和木塊相對(duì)位移大小有關(guān)，要注意明確第二次打擊時(shí)由于木塊和子彈相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致進(jìn)入深度增大．