题目内容

如图所示,光滑水平面上停放一个木箱和小车,木箱的质量为m,小车和人总的质量为M,M∶m=4∶1, 人以速率v沿水平方向将木箱推出,木箱被挡板以原速反弹回来以后,人接住木箱再以同样大小的速度v第二次推出木箱,木箱又被原速反弹……,问人最多能推几次木箱?

3次


解析:

选木箱、人和小车组成的系统为研究对象,取向右为正方向.设第n次推出木箱后人与小车的速度为vn,第n次接住后速度为vn′,则由动量守恒定律可知:

第一次推出后有:0=Mv1-mv,则v1=mv/M

第一次接住后有:Mv1+mv=(M+m)v1′

第二次推出后有:(M+m)v1′=Mv2-mv,则v2=3mv/M

第二次接住后有:Mv2+mv=(M+m)v2′……

第n-1次接住:Mvn-1+mv=(M+m)vn-1

第n次推出:(M+m)vn-1′=Mvn-mv            即vn=(2n-1)mv/M

设最多能推N次,推出后有vn≥v   vn-1≤v   即≥v,且<v

所以 ≤ N < + 1      将M/m=4代入,可得: 2.5≤N<3.5  

因N取整数,故N=3

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