如圖所示,靜止在光滑水平面上的小車質(zhì)量為M=20 kg.從水槍中噴出的水柱的橫截面積為S=10 cm2,速度為v=10 m/s,水的密度為ρ=1.0×103 kg/m3.若水槍噴出的水從車后沿水平方向沖擊小車的前壁,且沖擊到小車前壁的水全部沿前壁流進(jìn)小車中.當(dāng)有質(zhì)量為m=5 kg的水進(jìn)入小車時(shí),試求:

(1)小車的速度大小;

(2)小車的加速度大小.

 

【答案】

(1)2  m/s  (2)2.56 m/s2

【解析】(1)流進(jìn)小車的水與小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,當(dāng)流入質(zhì)量為m的水后,小車速度為v1,由動(dòng)量守恒定律得mv=(m+M)v1,解得v1=mv/(m+M)=2 m/s.

(2)質(zhì)量為m的水流進(jìn)小車后,選取在極短的時(shí)間Δt內(nèi)沖擊小車的質(zhì)量為Δm的水作為研究對象,Δm=ρS(v-v1)Δt

則設(shè)車對水的作用力為F,據(jù)動(dòng)量定理有-FΔt=Δmv1-Δmv

聯(lián)立解得F=ρS(v-v1)2=1.0×103×1.0×10-3×(10-2)2N=64 N.

由牛頓第三定律可知此時(shí),水對車的沖擊力為F′=F=64 N

小車的加速度

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，在光滑絕緣水平面上，有兩個(gè)質(zhì)量相等、帶有同種電荷的小球A和B，它們所帶電荷量不相等，彼此相隔一定距離．現(xiàn)在給A球一個(gè)沿A、B球心連線水平向右的初速度v0，同時(shí)將B球由靜止釋放．若在此后的運(yùn)動(dòng)中兩小球始終未相碰，則兩小球在運(yùn)動(dòng)過程中（　�。�

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精英家教網(wǎng)如圖所示，在光滑絕緣水平面上，兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷M、N，分別固定在A、B兩點(diǎn)，O為AB連線的中點(diǎn)，CD為AB的垂直平分線．在CO之間的F點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶負(fù)電的小球P（設(shè)不改變原來的電場分布），在以后的一段時(shí)間內(nèi)，P在CD連線上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)．若（　�。�
A、小球P的帶電量緩慢減小，則它往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中振幅不斷減小B、小球P的帶電量緩慢減小，則它往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中每次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的速率不斷減小C、點(diǎn)電荷M、N的帶電量同時(shí)等量地緩慢增大，則小球P往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中周期不斷減小D、點(diǎn)電荷M、N的帶電量同時(shí)等量地緩慢增大，則小球P往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中振幅不斷減小

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如圖所示,靜止在光滑水平面上的小車質(zhì)量為M="20" kg.從水槍中噴出的水柱的橫截面積為S="10" cm2,速度為v="10" m/s,水的密度為ρ=1.0×103 kg/m3.若水槍噴出的水從車后沿水平方向沖擊小車的前壁,且沖擊到小車前壁的水全部沿前壁流進(jìn)小車中.當(dāng)有質(zhì)量為m="5" kg的水進(jìn)入小車時(shí),試求:

(1)小車的速度大小;
(2)小車的加速度大小.

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