题目
如图所示,一辆质量为M的小车以速度v1在光滑水平面上运动。一质量为m、速率为v2的物体沿俯角为θ的方向落到车上并陷于车中的砂里,此后车的速度为( ) △-|||-c c-|||-ln← W-|||-in-|||------ xuA.△-|||-c c-|||-ln← W-|||-in-|||------ xuB.△-|||-c c-|||-ln← W-|||-in-|||------ xuC.△-|||-c c-|||-ln← W-|||-in-|||------ xuD.△-|||-c c-|||-ln← W-|||-in-|||------ xu
如图所示,一辆质量为M的小车以速度v1在光滑水平面上运动。一质量为m、速率为v2的物体沿俯角为θ的方向落到车上并陷于车中的砂里,此后车的速度为( )

题目解答
答案
此题答案为:B
解析
考查要点:本题主要考查动量守恒定律的应用,特别是方向性的处理。关键在于明确碰撞过程中水平方向动量守恒,而竖直方向因存在外力(如支持力)而不守恒。
解题核心思路:
- 确定系统:小车和物体组成的系统在水平方向上外力为零(水平面光滑),因此水平方向动量守恒。
- 分解速度:物体的速度$v_2$有水平和竖直分量,需提取其水平分量$v_2\cos\theta$参与动量守恒计算。
- 列方程:碰撞前后总动量的水平分量相等,联立求解即可。
步骤1:明确动量守恒的方向
由于水平面光滑,水平方向无外力,因此系统在水平方向的总动量守恒。竖直方向因存在支持力,动量不守恒,故只需考虑水平分量。
步骤2:分解物体的速度
物体以速度$v_2$沿俯角$\theta$方向运动,其水平分速度为:
$v_{\text{物,水平}} = v_2\cos\theta$
步骤3:列动量守恒方程
碰撞前总动量的水平分量为:
$Mv_1 + mv_2\cos\theta$
碰撞后总质量为$M+m$,速度为$v$,总动量为:
$(M+m)v$
根据动量守恒:
$Mv_1 + mv_2\cos\theta = (M+m)v$
步骤4:求解最终速度
解得:
$v = \dfrac{Mv_1 + mv_2\cos\theta}{M+m}$
对应选项B。



