题目内容

如图所示,一排人站在沿x轴的水平轨道旁,原点O两侧的人的序号都记为n(n=1,2,3…).每人只有一个沙袋,x>0一侧的每个沙袋质量为m=14kg,x<0一侧的每个沙袋质量为=10kg.一质量为M=48kg的小车以某初速度从原点出发向正x方向滑行.不计轨道阻力.当车每经过一人身旁时,此人就把沙袋以水平速度v朝与车速相反的方向沿车面扔到车上,v的大小等于扔此袋之前的瞬间车速大小的2n倍(n是此人的序号数).

(1)空车出发后,车上堆积了几个沙袋时车就反向滑行?

(2)车上最终有大小沙袋各多少个?

答案:
解析:

  (1)在x>0的一侧

第1人扔袋:Mv0-m·2v0=(M+m)v1

第2人扔袋:(M+m)v1-m·2·2v1=(M+2m)v2

第3人扔袋:(M+2m)v2-m·2·3v2=(M+3m)v3

  ……

第n人扔袋:[M+(n-1)m]vn-1-m·2·nvn-1=(M+nm)vn

要车反向,有vn<0

即:       M+(n-1)m-2nm<0

解得:     n>2.4,

故n=3个沙袋时车将反向

  (2)最后一次扔上后,车将停下来,设为

       [(M+3m+(-1)]-·2=0

解得:    =-1=8

即:最终车上有大小沙袋分别为3个和8个


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