Question

如圖所示，在光滑的水平面上放著一個質(zhì)量為M=0.3 kg的木塊（可視為質(zhì)點），在木塊正上方1 m處有一個固定懸點O，在懸點O和木塊之間用一根長為2 m的不可伸長的輕繩連接.有一個質(zhì)量m=0.1 kg的子彈以80 m/s的速度水平射入木塊并留在其中，之后木塊繞O點在豎直平面內(nèi)做圓周運動.g取10 m/s2.求：

（1）木塊以多大速度離開水平地面？

（2）當木塊到達最高點時輕繩對木塊的拉力多大？

Answer 1

（1）10 m/s  （2）4 N

解析:

（1）設子彈打入木塊后共同速度為v，木塊離開水平地面速度為v1，由動量守恒定律mv0=(m+M)v

帶入數(shù)值得v=20 m/s

木塊離開地面時沿繩方向速度瞬間減為零，只有垂直繩的速度v1=vcos60°=10 m/s

即木塊離開地面的速度為10 m/s.

（2）木塊從離開水平桌面到最高點系統(tǒng)機械能守恒，到最高點時速度為v3，繩子對木塊的拉力為F，由機械能守恒定律和牛頓定律有

(M+m)v32-(M+m)v12=-(M+m)g

F+(M+m)g=(M+m)

聯(lián)立解得F=4 N.