题目内容
光滑水平地面上停放着甲、乙两辆相同的平板车,一根轻绳跨过乙车的定滑轮(不计定滑轮的质量和摩擦),绳的一端与甲车相连,另一端被甲车上的人拉在手中,已知每辆车和人的质量均为30kg,两车间的距离足够远。现在人用力拉绳,两车开始相向运动,人与甲车保持相对静止,当乙车的速度为0.5m/s时,停止拉绳。求:
①人在拉绳过程做了多少功?
②若人停止拉绳后,至少以多大速度立即从甲车跳到乙车才能使两车不发生碰撞?
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(1)设甲、乙两车和人的质量分别为m甲、m乙和m人,停止拉绳时甲车的速度为v甲,乙车的速度为v乙,由动量守恒定律得
(m甲+m人)v甲= m乙v乙 (2分)
求得: v甲= 0.25m/s ( 1分)
由功与能的关系可知,人拉绳过程做的功等于系统动能的增加量。
W=
(m甲+m人)v甲2 +
m乙v乙2 =5.625J (2分)
(2)设人跳离甲车时人的速度为v人,人离开甲车前后由动量守恒定律得
(2分)
人跳到乙车时:
(2分)
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代入得:
(1分)
当人跳离甲车的速度大于或等于0.5m/s时,两车才不会相撞。
(注:计算题其它解法正确均给分。)
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