题目内容

【题目】如图所示,甲、乙两名宇航员正在离空间站一定距离的地方执行太空维修任务。某时刻甲、乙都以大小为v0=2 m/s的速度相向运动,甲、乙和空间站在同一直线上且可视为质点。甲和他的装备总质量为M1=90 kg,乙和他的装备总质量为M2=135 kg,为了避免直接相撞,乙从自己的装备中取出一质量为m=45 kg的物体A推向甲,甲迅速接住A后即不再松开,此后甲、乙两宇航员在空间站外做相对距离不变的同向运动,且安全向空间站。(设甲、乙距离空间站足够远,本题中的速度均指相对空间站的速度)

(1)乙要以多大的速度v(相对于空间站)将物体A推出?

(2)设甲与物体A作用时间为t=0.5 s,求甲与A的相互作用力F的大小。

【答案】(1) 5.2 m/s (2) 432 N

【解析】

试题甲、乙两宇航员在空间站外做相对距离不变的同向运动,说明甲乙的速度相等,

以甲、乙、A三者组成的系统为研究对象,系统动量守恒,以乙的速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:

以乙和A组成的系统为研究对象,以乙的速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:

解得:

以甲为研究对象,以乙的初速度方向为正方向,

由动量定理得:,解得:

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