专题10子弹打木块问题-2020年高考物理核心探秘

1、专题十、子弹打木块问题问题分析3个不定项一个长方体木块,静止在光滑水平面上,一个子弹以某一初速度沿水平方向射入该木块,最终没有射穿.阻力始终恒定,那么在这个过程中限时15分钟.勇于挑战自己！假设产生内能10J,那么子弹损失的能量可能为A.4JB.7JC.10JD.12J2假设子弹损失动能为10J,那么木块动能可能为A.3JB.5JC.1JD.7J3假设木块获得动能为10J,那么产生内能可能为A.14JB.10JC.29JD.7J变为1：一个长方体木块,静止在光滑水平面上,一个子弹以某一初速度沿水平方向射入该木块,最终没有射穿.阻力始终恒定,那么在这个过程中1假设产生内能10J,那么子弹损失的能

2、量可能为A.13JB.19J(2)假设子弹损失动能为A.3JB.5J(3)假设木块获得动能为A.12JB.15JC.21JD.23J10J,那么木块动能可能为C.15JD.37J10J,那么产生内能可能为C.66JD.20J变为2:一个长方体木块,静止在光滑水平面上,一个子弹以某一初速度沿水平方向射入该木块,最终没有射穿.阻力始终恒定,那么在这个过程中(1)假设产生内能10J,那么木块动能不可能为()A.4JB.7JC.10JD.12J(2)假设木块获得动能为10J,那么子弹损失的能量可能为()A.16JB.20JC.22JD.32J(3)假设子弹损失动能为10J,那么产生内能不可能为()A.

3、3JB.4JC.6JD.9J子弹打木块核心探秘一、核心装备：一质量为M的木块放在光滑的水平面上,一质量m的子弹以初速度V0水平飞来打进木块并留在其中,设子弹与木块之间的相互作用力恒为f【题问透视1】子弹停在木块中时二者的共同速度:子弹、木块停在木块中,设相对静止时的速度v由动量守恒得:mv0=(M+m)vmv=V0Mm【题问透视2】子弹停打入木块中时间设子弹在木块内运动的时间为t,由动量定理得:以木块为研究对象,对木块ft=Mv-0或以子弹为研究对象,对子弹-ft=mv-mv0Mmv0f(Mm)【题问透视3】子弹、木块的位移即子弹打入木块的深度子弹、木块发生的位移以及子弹打入木块的深度,各个量

4、如下图由动能定理得:对子弓-fsi=1mv2-mvo2222_Mm(M2m)v0S1=2-2f(Mm)2对木块：fS2=-Mv2222MmVo一S2二工2f(Mm)打进深度就是相对位移:2ccMmv0不s相=Si-S2=d2f(Mm)2Mm(M2m)v0由得：Si：S2=2f(M2m)=(M2m)=2+M>2,所以S1>2S2MmVomm2f(mm72Mm(M2m)vo由得：Si：S=2f(M2m)2=M_2m>1,MmvoMm2f(mmy所以Si>S相一22Mmv0_C工/n12rv»由得：S2：$相=一=<i,所以S2<S相Mmv0Mm2f(m

5、m)综上所述,Si>S»S2.【题问透视4】系统损失的机械能、系统增加的内能E损=Lmv02-1(M+m)v2=-MmV02222(Mm)由题间透视3可得系统增加的内能：Q=f(Si-S2)=fs=MmV022(Mm)说明：相互作用力与相对位移(或路程)的乘积等于系统机械能的减小,这是一个重要关系,通常都可直接运用.【题问透视5】比拟Si、S2、S相的大小关系由题问透视3可知：Si>Sffi>S2图像法是科学的肢体语言,其最大特点是直观明了,简洁方便,可以防止繁琐运算,下面运用图像来处理:子弹做匀减速直线运动,木块做匀加速直线运动,为此作出子弹和木块的速度时间(v-

6、t)图像由图可以判定:不管m、M关系怎样总、有$相>$2s1>2s2,即S1>$相>$2假设m<M那么s相>2s2si>3s2【题问透视6】比拟产生的内能、木块获得的动能、子弹损失的动能由前述可知,木块获得的动能为：2121m、21Mm2E木块=-Mv=-M(V0)=2V022Mm2(Mm)-rLvOE子弹：Q=2(Mm)=M2m>11Mm2Mmvo2(Mm)所以,E子弹>Q>E木块三者具体大小关系详析是E木块=fsE子弹=fs1Q=fs相=£s1-s2)子弹损失的动能：2匚_1212121m21Mm(M2m)2小E子弹一一

7、mvo-mv=-mvo-m2vo=1vo2222(Mm)22(Mm)系统产生的内能：Q=Mm(M2m)2mvo2-1(M+m)v2=1Mmvo2222(Mm)由可知:E木块：21Mm22voE子弓单=2(Mm)=1 Mm(M2m)22vo2 (Mm)<1,由可知1Mm2272vo_E木块：Q=2(M一四一=<1,E木块<Q1 Mm2MmTvo由可知2 (Mm)不管m、M关系怎样,总有$相>$2s1>2s2,即s>$相>建E木块=fs2E子弹=fs1>f,s2Q=fs相=£s1-s2)>fs2E木块>2所以,Q:E木块>

8、1,£子弹：Q>2(这个关系也许不一定总成立),AE子弹:假设m<M那么s相>2s2si>3s2E木块=fsE子弹=fs1>f-s2Q=fs相=fsi-s2>fs2所以,Q:E木块>2,£子弹：Q>1.5这个关系也许不一定总成立,E子弹：E木块>3【题问透视7】要使子弹不穿出木块,木块至少多长？V0、m、M、f一定设子弹刚好穿出木块,木块的长度也可以称厚度为L运用能量关系：fL=1mvo2-1M+mv22L=Mmvo2fMm三、小结：子弹打木块这类问透视,关键是要抓住动量与能量这两条主线,弄清系统内参与做功的是什么力？其

9、相对位移或相对路程是多少？从而顺利建立等量关系,以上几例从形式上、条件上、问法上都有不同之处,但解决问透视的思路却是相同的,这就要求我们在物理教学过程中,注重培养学生学会透过现象抓住本质,吃透根本模型,从而可使学生跳出透视海,既学会了怎样学习,又提升了学习效率.题精讲【题1】木板M放在光滑水平面上,木块m以初速度vo滑上木板,最终与木板一起运动,两者间动摩擦因数为的求：-vomM1 .木块与木板相对静止时的速度；2 .木块在木板上滑行的时间；3 .在整个过程中系统增加的内能；4 .为使木块不从木板上掉下,木板至少多长？解略：【题2】如下图,光滑水平面上,木板以vo向右运动,木块m轻轻放上木板的

10、右端,令木块不会从木板上掉下来,两者间动摩擦因数为由求mvoM-m放上M至相对静止,m发生的位移;系统增加的内能;木板至少多长？假设对长木板施加一水平向右的作用力,使长木板速度保持不变,那么相对滑动过程中,系统增加的内能以及水平力所做的功为多少？解析：根据动量守恒定律得：Mv0=(M+m)v(1)解得v=-M-V0Mm对木块使用动能定理：mgs=mv22解得S1=一M-一2v.22g(Mm)2根据能的转化和守恒定律：1Mv02-1(M+m)v2=Mmv.222(Mm)科mglmin=1Mv02-122(M+m)v2(6)Lmin=MV022g(Mm)相对滑动过程,木块做初速度为零的匀加速运动,

11、而木板做匀速运动木块发生位移Si'幺t(8)2木板发生位移S2'v.%t(9)2相对位移s=S2-Si'血t=Si'(10)2系统增加内能Q=mgS相=1mv.2(11)水平力所做的功W=AEkm+Q=mv.2(12)【题3】如下图,一质量为M,长为L的长方形木板,B放在光滑水平地面上,在其右端放上质量为m的A开始向左运动,B开始向小木块A,m<M,现以地面为参照系,给A、B以大小相等,方向相反的初速度,使右运动,最后A刚好没有滑离木板B,以地面为参照系.(1)A和B的初速度大小v.,求A、B间的动摩擦因数,A、B相对滑动过程中,A向左运动的最大距离;(2

12、)假设初速度大小未知,求A向左运动的最大距离.V%左BM解析：设向左为正方向,A和B的共同速度为v,由动量守恒定律得:Mv0-mv0=(M+m)vMmv=voMm由能量关系得:mgL1(M+m)vo2-1(M+m)v2_Mv2臣(Mm)gL根据动能定理:12-mgs0-mvo22c%s=2g解、得：S'MMmL【题4】如下图,质量为M的水平木板静止在光滑的水平地面上,板在左端放一质量为m的铁块,现给铁块一个水平向右的瞬时冲量使其以初速度V0开始运动,并与固定在木板另一端的弹簧相碰后返回,恰好又停在木板左端.求:整个过程中系统克服摩擦力做的功.假设铁块与木板间的动摩擦因数为山那么铁块对木

13、块相对位移的最大值是多少?系统的最大弹性势能是多少?解析：该透视外表上看多了一个弹簧,且在与弹簧发生相互作用时,其相互作用力的变力,但解透视关键,仍然是抓住动量、能量这两条主线：设弹簧被压缩至最短时,共同速度为vi,此时弹性势能最大设为EP,铁块回到木板左端时,共同速度v2,那么由动量守恒定律得：mvo=(M+m)vimvo=(M+m)v2整个过程系统克服摩擦做的功Wf=1mvo2-1(M+m)v22Mm2Wf=vo22(Mm)系统克服摩擦做的功Wf=2mgLL="vo24g(Mm)根据能的转化和守恒定律,得1Wf+Ep=1mvo2-1(M+m)vi22Mmvo0-Ep=4(Mm)【

14、题5】在光滑的水平轨道上有两个半径都是r的小球A和B,质量分别为m和2m,当两球心间的距离大小为L(L>>2r)时,两球间无相互作用力；当两球心间的距离等于或小于L时,两球间有恒定斥力F,设A球从较远处以初速vo正对静止的B球开始运动,欲使两球不发生碰撞,那么vo必须满足什么条件？voA1：B.-L解析：欲使两球不发生碰撞类似于子弹刚好不穿出木块,故A、B间距离最短时,A、B两球速度相等.由动量守恒定律得：mvo=3mv由能量关系：Fs=1mvo2-3mv222而sWL-2r"voW(L2r)m【题6】如下图,电容器固定在一个绝缘座上,绝缘座放在光滑水平面上.平行板电容器板间距离为d,电容为Co右极板有一个小孔,通过小孔有一长为2d的绝缘杆,左端固定在左极板上,电容器极板连同底座、绝缘杆总质量为Mo给电容器充入电量QB,有一质量为m、带电量+q的环套在杆上以某一初速度vo对准小孔向左运动(M=3m).设带电环不影响电容器板间电场的分布,电容器外部电场忽略不计.带电环进入电容器后距左板最小距离为d,试求：2(1)电环与左极板间相距最近时的速度;(2)带电环受绝缘杆的摩擦力.解析:带电环距左板最近时,类似于子弹,木块相对静止