解题思路:子弹与滑动的过程中系统动量守恒,根据动量守恒方程可以求出子弹射入滑块后一起运动的速度;滑块和子弹共同体滑上轨道的过程中只有重力做功,系统机械能守恒,根据机械能守恒方程可以求出滑块到达轨道顶部的速度v;滑块和子弹一起从轨道顶部开始做平抛运动,已知抛出点的高度和抛出的初速度,根据平抛知识可以求出落地点的水平距离.
(1)设子弹的质量为m,则滑块的质量为3m,子弹射入滑块后一起运动速度为v1,由动量守恒:
mv0=(m+3m)v1…①
解得:v1=[1/4]v0=10m/s
(2)设子弹与滑块到达轨道顶部时的速度为v2,由机械能守恒定律:
[1/2](m+3m)v12=[1/2](m+3m)v22+(m+3m)gh ②
设子弹与滑块离开轨道顶部到落到地面的时间为t,由平抛运动规律:
x=v2t…③
竖直方向:h=[1/2gt2…④
联立②③④得:x=
20h−4h2]
(3)因为:x=
20h−4h2=
25−(2h−5)2
所以:h=2.5m时,B的水平距离最大
xmax=5m
答:(1)子弹射入滑块后一起运动的速度为10m/s;
(2)水平距离x与h关系的表达式为x=
20h−4h2;
(3)h=2.5m时,B的水平距离最大xmax=5m.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;平抛运动;机械能守恒定律.
考点点评: 子弹射入滑块的过程子弹和滑块组成的系统动量守恒,子弹射入滑块后一起滑上光滑轨道的过程中系统机械能守恒,子弹和滑块从轨道顶部抛出的过程中是做平抛运动,只有掌握这些知识才能解决相应的问题,题目不难,但考查知识点比较多.