总质量为M的装砂的小车,正以速度v0在光滑水平面上前进、突然车底漏了,不断有砂子漏出来落到地面,问在漏砂的过程中,小车的速度是否变化?

总质量为M的装砂的小车,正以速度v0在光滑水平面上前进、突然车底漏了,不断有砂子漏出来落到地面,问在漏砂的过程中,小车的速度是否变化?

题型:不详难度:来源:
总质量为M的装砂的小车,正以速度v0在光滑水平面上前进、突然车底漏了,不断有砂子漏出来落到地面,问在漏砂的过程中,小车的速度是否变化?
答案
v = v0即砂子漏出后小车的速度是不变的。
解析
【错解分析】错解:质量为m的砂子从车上漏出来,漏砂后小车的速度为v由动量守恒守律:
Mv0=(M-m)v

  上述解法错误的主要原因在于研究对象的选取,小车中砂子的质量变了,即原来属于系统内的砂子漏出后就不研究了。这样,所谓系统的初状态及末状态的含义就变了。实际情况是,漏掉的砂子在刚离开车的瞬间,其速度与小车的速度是相同的,然后做匀变速运动(即平抛)
  【正确解答】 质量为m的砂子从车上漏出来,漏砂后小车的速度为V由动量守恒定律:
Mv0= mv+(M-m)v
  解得:v = v0即砂子漏出后小车的速度是不变的。
  【小结】 用动量守恒定律时,第一个重要的问题就是选取的系统。当你选定一个系统(此题为小车及车上的全部砂子)时,系统的初末状态都应该对全系统而言,不能在中间变换系统。  
举一反三
一绳跨过定滑轮,两端分别栓有质量为M1,M2的物块(M2>M1如图5-4),M2开始是静止于地面上,当M1自由下落H距离后,绳子才被拉紧,求绳子刚被拉紧时两物块的速度。
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在一只静止的小船上练习射击,船、人连同枪(不包括子弹)及靶的总质量为M,枪内装有n颗子弹,每颗质量为m,枪口到靶的距离为l,子弹射出枪口时相对于地面的速度为v,在发射后一颗子弹时,前一颗子弹已陷入靶中,则在发射完n颗子弹后,小船后退的距离为多少?
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如图5-6所示,物体A置于小车B上,A与B之间光滑无摩擦。它们以共同的速度v前进。突然碰到障碍物C,将A从车上碰了出去,A被碰回的速度大小也是v。问:小车B的速度将怎样变化?
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如图5-7所示将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上,槽的左侧有一固定在水平面上的物块。今让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下,与圆弧槽相切自A点进入槽内,则以下结论中正确的是: [ ]
A.小球在半圆槽内运动的全过程中,只有重力对它做功
B.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽在水平方向动量守恒
C.小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中,小球与半圆槽在水平方向动量守恒
D.小球离开C点以后,将做竖直上抛运动。

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如图5-10所示,倾角θ=30°,高为h的三角形木块B,静止放在一水平面上,另一滑块A,以初速度v0从B的底端开始沿斜面上滑,若B的质量为A的质量的2倍,当忽略一切摩擦的影响时,要使A能够滑过木块B的顶端,求V0应为多大?
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