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题目：
【高二物理】关于动量守恒定律的应用
假设一个长方体木箱，长、宽、高分别为1米、1米和2米。木箱内装有沙子，沙子的质量为5千克。现在木箱以一定的速度向右运动，与一个静止的铁块相撞。铁块的质量为10千克，大小为0.5米^2。求碰撞后铁块和木箱的动量变化。
分析：
1. 木箱向右运动，与静止的铁块碰撞，系统动量守恒。
2. 根据动量守恒定律，可以求得碰撞后铁块和木箱的动量变化。
解答：
设碰撞前木箱的动量为P1，方向向右；碰撞后铁块的动量为P2，方向可能向左或向右；木箱的动量为P3，方向向右。
根据动量守恒定律，有：
P1 + P2 = P3
其中，P2为负值，表示铁块的动量变化。
沙子的质量为5千克，所以沙子在碰撞后会以一定的速度向右运动。根据动量定理，沙子的动量变化等于沙子的质量乘以沙子速度的变化量。沙子的速度变化量为Δv沙，方向向右。
沙子的动量变化为ΔP沙 = m沙Δv沙 = 5kg × Δv沙 = 5Δv沙 kg·m/s
由于碰撞后木箱和铁块都可能静止或向左运动，所以需要讨论碰撞后的情况。
情况一：碰撞后木箱静止，铁块向右运动。此时铁块的动量为P2 = P3 - m木v木 = 0 - 5kg × 0 = 0。根据动量守恒定律，有：P1 + P2 = P3'
其中，P3'为碰撞后铁块的动量。由于铁块向右运动，所以P3'为正值。代入数据得：P1 + 0 = P3'
解得：P3' = 5kg·m/s
所以，碰撞后铁块的动量变化为ΔP铁 = P2 - P3' = 0 - 5kg·m/s = - 5kg·m/s，方向向左。
情况二：碰撞后木箱向左运动，铁块向右运动。此时铁块的动量为P2 = P3 + m木v木 = 5kg·m/s + 5kg × Δv木 = 5(1 + Δv木)kg·m/s。根据动量守恒定律，有：P1 + P2 = P3''
其中，P3''为碰撞后铁块和木箱的共同动量。由于铁块和木箱都向右运动，所以P3''为正值。代入数据得：P1 + 5(1 + Δv木) = P3''
解得：P3'' = - (m铁 - m木)Δv木 = - (10 - 5) × Δv木 kg·m/s
所以，碰撞后铁块和木箱的动量变化为ΔP铁 + ΔP木 = (m铁 - m木)Δv木 - 5(1 + Δv木) = (5 - 5) × Δv木 kg·m/s = 0。
综上所述，碰撞后铁块和木箱的动量变化为- 5kg·m/s。注意：以上讨论仅针对长方体木箱以一定的速度向右运动的情况，实际情况可能更复杂，需要具体分析。
