模型13、子彈打木塊模型（原卷版）

模型13、子彈打木塊模型【模型概述】模型圖例模型規(guī)律（1）地面光滑，系統(tǒng)的動量守恒。（2）系統(tǒng)的機(jī)械能有損失，一般應(yīng)用能量守恒定律。兩種狀況（1）子彈未穿出木塊：兩者最終速度相等，機(jī)械能損失最多①動量守恒：mv0＝（m＋M）v②能量守恒：（2）子彈穿出木塊：兩者速度不相等，機(jī)械能有損失①動量守恒：mv0＝mv1＋Mv2②能量守恒：【模型解題】動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、動能定理等

解決動力學(xué)問題的三大觀點(diǎn):

力學(xué)觀點(diǎn):牛頓運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)公式

能量觀點(diǎn):動能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律、功能關(guān)系動量觀點(diǎn):動量守恒定律【模型訓(xùn)練】【例1】如圖所示，質(zhì)量為m的木塊固定于輕桿的一端，輕桿的另一端固定在O點(diǎn)的光滑轉(zhuǎn)軸上，木塊可在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)自由搖擺。質(zhì)量為m的子彈以某一初速度從右側(cè)水平擊中靜止于O點(diǎn)正下方的木塊且未穿出，之后輕桿偏離豎直方向的最大偏角為。以后的過程中，每當(dāng)木塊向左擺至最低點(diǎn)時(shí)，都有一顆同樣質(zhì)量、同樣速度的子彈射入木塊并留在木塊中。已知木塊重心到O點(diǎn)的距離為L，重力加速度大小為g。若不計(jì)空氣阻力及子彈射入木塊的時(shí)間不考慮子彈射入后整體重心位置的轉(zhuǎn)變，則當(dāng)?shù)趎顆子彈擊中木塊后，n顆子彈與木塊產(chǎn)生的總熱量為（

）A． B．C． D．變式1.1如圖所示，用不行伸長的輕質(zhì)細(xì)繩將木塊懸掛于一點(diǎn)，開頭木塊自由靜止在點(diǎn)下方的點(diǎn)。質(zhì)量為的彈丸水平向右射入質(zhì)量為的木塊，第一次彈丸的速度為，打入木塊后二者共同搖擺的最大擺角為，當(dāng)其第一次返回位置時(shí)，其次粒相同的彈丸以水平速度又擊中木塊，使木塊向右搖擺且最大擺角仍為，彈丸均未射出木塊，木塊和彈丸外形大小以及空氣阻力均忽視不計(jì)，則其次粒彈丸水平速度的大小為（）A． B． C． D．變式1.2如圖所示為沖擊擺試驗(yàn)裝置，一飛行子彈以速度v射入靜止沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起肯定的高度。已知子彈和沙箱的質(zhì)量分別為m和M，輕繩長L，重力加速度大小為g，子彈和沙箱均看成質(zhì)點(diǎn)，射入時(shí)間極短且忽視空氣阻力。下列說法正確的是（

）A．子彈射入沙箱的過程系統(tǒng)滿足動量守恒、機(jī)械能守恒B．子彈和沙箱合為一體的瞬間輕繩的拉力為C．子彈和沙箱合為一體后一起上升的最大高度與輕繩的長度有關(guān)D．子彈和沙箱合為一體后一起上升的最大高度為【例2】如圖所示，子彈水平射入放在光滑水平地面上靜止的木塊后不再穿出，此時(shí)木塊動能增加了10J，已知木塊質(zhì)量大于子彈質(zhì)量，則此過程中產(chǎn)生的熱量不行能為（）A．20J B．35J C．50J D．120J變式2.1如圖所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑水平面上，一顆質(zhì)量為m的子彈以肯定速度水平擊中木塊后留在木塊中，此過程木塊動能增加了8J，產(chǎn)生的內(nèi)能可能為（）A．9J B．7J C．5J D．3J變式2.2如圖所示，質(zhì)量為的木塊靜止于光滑水平面上，一質(zhì)量為的子彈以水平速度打入木塊并停在木塊中，下列說法正確的是（）A．子彈打入木塊后子彈和木塊的共同速度為B．子彈對木塊做的功C．木塊對子彈做正功D．子彈打入木塊過程中產(chǎn)生的熱量【例3】如圖所示，靜止在光滑水平桌面上的物塊A和B用輕質(zhì)彈簧栓接在一起，彈簧處于原長。一顆子彈沿彈簧軸線方向射入物塊A并留在其中，射入時(shí)間極短。下列說法正確的是（）A．子彈射入物塊A的過程中，兩物塊的動量守恒B．子彈射入物塊A的過程中，子彈對物塊A的沖量大小大于物塊A對子彈的沖量大小C．子彈射入物塊A的過程中，子彈和物塊B的機(jī)械能守恒D．兩物塊運(yùn)動過程中，彈簧最短時(shí)的彈性勢能等于彈簧最長時(shí)的彈性勢能變式3.1如圖，水平彈簧右端固定在豎直墻壁上，左端固連在物塊上，水平面光滑。開頭時(shí)物塊靜止，彈簧處于原長。一顆子彈以水平速度v0射入物塊，并留在物塊中。若子彈和物塊作用時(shí)間極短，下列有關(guān)說法中正確的是（）A．子彈開頭打物塊到與物塊共速，子彈、物塊組成的系統(tǒng)動量守恒B．子彈開頭打物塊到彈簧壓縮至最短，子彈、物塊、彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．子彈開頭打物塊到彈簧壓縮至最短，子彈、物塊、彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒D．子彈物塊以相同速度壓彈簧的過程中，物塊、子彈、彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒變式3.2如圖，水平彈簧右端固定在豎直墻壁上，左端連接在物塊上，水平面光滑.開頭時(shí)物塊靜止，彈簧處于原長。一顆子彈以水平速度射入物塊，并留在物塊中。若子彈和物塊作用時(shí)間極短，下列有關(guān)說法中正確的是（）A．從子彈開頭打物塊到彈簧壓縮至最短，子彈、物塊、彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒B．從子彈開頭打物塊到彈簧壓縮至最短，子彈、物塊、彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．從子彈開頭打物塊到與物塊共速，子彈、物塊組成的系統(tǒng)動量守恒D．子彈和物塊一起壓縮彈簧的過程中，物塊、子彈、彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒【例4】如圖所示，木塊靜止在光滑水平面上，兩顆不同的子彈A、B從木塊兩側(cè)同時(shí)射入木塊，最終都停在木塊內(nèi)，這一過程中木塊始終保持靜止。若子彈A射入的深度大于子彈B射入的深度，則（）A．子彈A的質(zhì)量肯定比子彈B的質(zhì)量大B．入射過程中子彈A受到的阻力比子彈B受到的阻力大C．子彈A在木塊中運(yùn)動的時(shí)間比子彈B在木塊中運(yùn)動的時(shí)間長D．子彈A射入木塊時(shí)的初動能肯定比子彈B射入木塊時(shí)的初動能大變式4.1如圖所示，木塊靜止在光滑水平面上，子彈A、B從兩側(cè)同時(shí)水平射入木塊，木塊始終保持靜止，子彈A射入木塊的深度是B的3倍。假設(shè)木塊對子彈阻力大小恒定，A、B做直線運(yùn)動且不會相遇，則A、B運(yùn)動的過程中，下列說法正確的是（）A．木塊和子彈A、B系統(tǒng)動量不守恒B．子彈B的初速度大小是子彈A的初速度大小的3倍C．子彈B的質(zhì)量是子彈A的質(zhì)量的3倍D．若子彈A向右射入木塊，與木塊相對靜止后，子彈B再向左射入木塊，最終A進(jìn)入的深度仍是B的3倍變式4.2如圖所示，木塊在光滑水平面上，子彈A、B從木塊兩側(cè)同時(shí)射入木塊，最終都停在木塊中，這一過程中木塊向右運(yùn)動，最終靜止在水平面上，設(shè)子彈A、B的初動量大小分別為、，相對木塊運(yùn)動時(shí)，受到木塊的恒定阻力，大小分別為，由此可推斷（）A． B． C． D．【例5】如圖所示，質(zhì)量為m的長木板B放在光滑的水平面上，質(zhì)量為的木塊A放在長木板的左端，一顆質(zhì)量為的子彈以速度v0射入木塊并留在木塊中，當(dāng)木塊滑離木板時(shí)速度為，木塊在木板上滑行的時(shí)間為t，則下列說法錯誤的是（）A．木塊獲得的最大速度為B．木塊滑離木板時(shí)，木板獲得的速度大小為C．木塊在木板上滑動時(shí)，木塊與木板之間的滑動摩擦力大小為D．因摩擦產(chǎn)生的熱量等于子彈射入木塊后子彈和木塊削減的動能與木板增加的動能之差變式5.1如圖所示，質(zhì)量的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在質(zhì)量的木板左端，木板靜止在光滑水平面上，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)，質(zhì)量的子彈以速度沿水平方向射入物塊并留在其中（時(shí)間極短），物塊最終恰好沒有滑離木板，取，則在整個過程中（）A．物塊的最大速度為4m/s B．木板的最大速度為3m/sC．木板的長度為2m D．木板的長度為3m變式5.2如圖所示，質(zhì)量m=245g的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在質(zhì)量M=0.5kg的木板左端，木板靜止在光滑水平面上，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)，質(zhì)量的子彈以速度沿水平方向射入物塊并留在其中（時(shí)間極短），物塊最終恰好沒有滑離木板，取，則在整個過程中（）A．物塊的最大速度為4m/sB．木板的最大速度為3m/sC．物塊相對于木板滑行的時(shí)間為0.75sD．木板的長度為3m【例6】如圖所示，在光滑的水平地面上，質(zhì)量為1.75kg的木板右端固定一光滑四分之一圓弧槽，木板長2.5m，圓弧槽半徑為0.4m，木板左端靜置一個質(zhì)量為0.25kg的小物塊B，小物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.8。在木板的左端正上方，用長為1m的不行伸長的輕繩將質(zhì)量為1kg的小球A懸于固定點(diǎn)O。現(xiàn)將小球A拉至左下方，輕繩處于伸直狀態(tài)且與水平方向成θ＝30°角，小球以垂直繩向下的初速度v0釋放，到達(dá)O點(diǎn)的正下方時(shí)以速度vA＝5m/s與物塊B發(fā)生彈性正碰。不計(jì)圓弧槽質(zhì)量及空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。求：（1）釋放小球A時(shí)速度的大?。唬?）物塊B上升的最大高度；（3）物塊B與木板摩擦產(chǎn)生的總熱量。變式6.1如圖所示，質(zhì)量為M=100g的木板左端是一半徑為R=10m的光滑圓弧軌道，軌道右端與木板上表面在B處水平相連。質(zhì)量為m1=80g的木塊