题目内容
(10分)如图所示,ABC是半径为R的大型光滑半圆柱面轨道,运动员乙脚踏一滑板车静止于轨道最低点,运动员甲脚踏一滑板车背对乙从轨道最高点A由静止开始下滑,甲到达最低点的瞬间被运动员乙抓住,之后两人一起以相同的速度共同沿圆柱面上滑,已知两运动员连同自己的滑板车总质量均为m。重力加速度为g。
⑴求两人共同沿圆柱面上滑的最大高度。
⑵当两人再次回到圆柱面最低点的瞬间乙用力将甲推出,甲恰能到达轨道最高点A,求乙将甲推出过程所做的功。
(1)设甲下滑到最低点时速度大小为,甲、乙获得的共同速度大小为,甲下滑过程机械能守恒,有:
甲、乙获得共同速度的过程,甲、乙组成的系统动量守恒
甲、乙一起上滑的过程机械能守恒,有:
联立以上各式解得:
(2)由于乙将甲推出后甲恰能到达最高A,则乙将甲推出后甲的速度大小应为v0,设乙推出甲乙后的速度为v2,由甲、乙组成的系统动量守恒,得:
由功能关系得,乙将甲推出过程所做的功:
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