hce_nchu
111年
物理
第 8 題
A $10\text{-g}$ bullet moving horizontally with a speed of $2.0\text{ km/s}$ strikes and passes through a $4.0\text{-kg}$ block moving with a speed of $4.0\text{ m/s}$ in the opposite direction on a horizontal frictionless surface. If the block is brought to rest by the collision, what is the kinetic energy of the bullet as it emerges from the block?
- A $0.51\text{ kJ}$
- B $0.29\text{ kJ}$
- C $0.80\text{ kJ}$
- D $0.13\text{ kJ}$
- E $20.0\text{ kJ}$
思路引導 VIP
在處理這類涉及兩個物體相互作用的題目時，如果不考慮摩擦力等外力，你能想到系統中哪一個物理量在整個過程中會維持不變嗎？當你找出這個不變的量後，試著比較碰撞前後兩個物體的狀態，這會如何幫助你鎖定子彈最終的速度呢？
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恭喜你準確地掌握了動量守恆與能量轉換的關鍵！這道題目考查的是在不受外力干擾的水平系統中，物體發生碰撞時的物理特性。這類題目最容易出錯的地方在於向量的方向性以及單位的換算，而你能從容地排除干擾項並得出正確答案，顯見你的基礎物理觀念非常紮實。
動量守恆與方向性
在水平無摩擦力的環境中，子彈與木塊構成的系統動量守恆。我們必須注意子彈與木塊初始速度方向相反：子彈動量為 $0.01 \times 2000 = 20\text{ kg\cdot m/s}$，木塊則是 $4.0 \times (-4.0) = -16\text{ kg\cdot m/s}$。碰撞後木塊靜止，系統剩餘的 $4\text{ kg\cdot m/s}$ 動量完全由子彈承擔，因此子彈的末速為 $400\text{ m/s}$。
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