解题思路:(1)子弹射穿木块的过程遵守动量守恒,由动量守恒定律求出子弹穿出木块后木块的速度.木块与圆环一起向右摆动的过程中,系统水平方向不受外力,水平方向动量守恒.当两者水平速度相同时向右摆到最大高度,由动量守恒和机械能守恒结合求解木块向右摆动的最大高度.
(2)木块从最高点返回最低点的过程中,满足水平方向动量守恒和机械能守恒,再由两大守恒定律列方程求解木块第一次返回到最低点时的速度.
(1)设子弹从木块穿过后木块获得的速度为v,根据动量守恒得
m0v0=m0u+Mv
代入解得v=8m/s
木块与圆环一起向右摆动的过程中,由水平方向动量守恒和机械能守恒得
Mv=(M+m)v1
[1/2Mv2=
1
2(M+m)
v21]+(M+m)h
解得h=0.64m
(3)整个过程,由水平方向动量守恒和机械能守恒得
Mv=Mv2+mv3
[1/2Mv2=
1
2M
v22]+[1/2m
v23]
解得,v2=4.8m/s,v3=12.8m/s
v2=8m/s,v3=0
在木块摆动的过程中,圆环一直受水平向右的绳子的分力作用,速度一直增大,所以v3=0不可能,舍去.
答:
(1)当子弹射穿木块后,木块向右摆动的最大高度为0.64m.
(2)当木块第一次返回到最低点时,木块的速度是4.8m/s.
点评:
本题考点: 动量守恒定律;机械能守恒定律.
考点点评: 本题是连接体机械能守恒和水平方向动量守恒问题,研究对象只能针对系统,对单个物体机械能不守恒.