子弹垂直射入叠在一起的相同木板,穿过第20块木板后的速度变为0.可以把子弹视为质点,已知子弹在木板中运动的总时间是t,认为子弹在各块木板中运动的加速度都相同.(1)子弹穿过第1块木板所用的时间是多少.(2)子弹穿过前15块木板所用的时间是多少.(3)子弹穿过第15块木板所用的时间是多少.
子弹垂直射入叠在一起的相同木板,穿过第20块木板后的速度变为0.可以把子弹视为质点,已知子弹在木板中运动的总时间是t,认为子弹在各块木板中运动的加速度都相同.
(1)子弹穿过第1块木板所用的时间是多少.
(2)子弹穿过前15块木板所用的时间是多少.
(3)子弹穿过第15块木板所用的时间是多少.
题目解答
答案
- (1)
√20−√19√20t
- (2)
√20−√5√20t
- (3)
√6−√5√20t
解析
本题考查匀变速直线运动的推论在实际问题中的应用。关键点在于将子弹的减速运动逆向转化为初速度为0的匀加速运动,利用连续相等位移的时间关系求解。核心思路是:
- 逆向思维:将子弹停止前的运动视为从静止开始的匀加速运动,总时间为$t$,共经过20块木板。
- 时间分配规律:匀加速运动中,通过第$n$块木板的时间为$\frac{\sqrt{n} - \sqrt{n-1}}{\sqrt{20}} t$。
第(1)题
目标:求子弹穿过第1块木板的时间。
逆向对应:第1块木板对应匀加速运动的第20块木板。
计算:
时间差为$\sqrt{20} - \sqrt{19}$,占总时间的比例为$\frac{\sqrt{20} - \sqrt{19}}{\sqrt{20}}$,故时间为:
$t_1 = \frac{\sqrt{20} - \sqrt{19}}{\sqrt{20}} t$
第(2)题
目标:求穿过前15块木板的总时间。
逆向对应:前15块木板对应匀加速运动的第6块到第20块木板。
计算:
总时间为$\sqrt{20} - \sqrt{5}$,占总时间的比例为$\frac{\sqrt{20} - \sqrt{5}}{\sqrt{20}}$,故时间为:
$t_{15} = \frac{\sqrt{20} - \sqrt{5}}{\sqrt{20}} t$
第(3)题
目标:求穿过第15块木板的时间。
逆向对应:第15块木板对应匀加速运动的第6块木板。
计算:
时间差为$\sqrt{6} - \sqrt{5}$,占总时间的比例为$\frac{\sqrt{6} - \sqrt{5}}{\sqrt{20}}$,故时间为:
$t_{15} = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{5}}{\sqrt{20}} t$