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,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m=30kg,两车间的距离为L=4m,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,当两车间的距离为S=1m时乙车的速度为V=1m/s,并停止拉绳。求:
①停止拉绳时甲车运动的位移多大?
②人拉绳过程做了多少功?
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解:(1)甲车、乙车和人组成的物体系满足动量守恒,并符合人船模型。
设甲、乙两车的位移大小分别为x1、x2 ,
则 x1+x2 = L –S ------------ 1分
(m甲+m人)x1= m乙x2 ------------- 2分
x1= 1m ---------------------- 1分
(2)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。
设停止拉绳时甲车的速度为v甲,由动量守恒定律得
(m甲+m人)v甲= m乙v乙 -------------- 2分
v甲= 0. 5m/s ------------ 1分
W=
(m甲+m人)v甲2 +
m乙v乙2 =22.5J ---------- 2分
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