问答题
一子弹穿透某铁板,已知入射子弹的速度为v0,穿出铁板时的速度为v1,以子弹入射铁板时为起始时间,又知穿透铁板的时间为t1.子弹在铁板内的阻力与速度平方成正比,比例系数k>0.
(Ⅰ)求子弹在铁板内的运动速度v与时间t的函数关系v=v(t);
(Ⅱ)求铁板的厚度.
【正确答案】[分析与求解] (Ⅰ)首先考察子弹在铁板内的运动速度v=v(t)满足的规律.子弹在铁板内所受阻力为-kv2,于是由牛顿第二定律得
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其中m为子弹的质量.以入射时为起始时间,得初条件v(0)=v0.
解这个变量分离的微分方程得
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积分得[*]由初值得[*]于是[*]
令t=t1得[*]
(Ⅱ)铁板的厚度即子弹在铁板内所走过的距离
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【答案解析】[评注] [*]