题目内容

6.如图所示,甲、乙两人各乘一辆冰车在山坡前的水平冰道上游戏,甲和他冰车的总质量m1=40kg,从山坡上自由下滑到水平直冰道上的速度v1=3m/s,乙和他的冰车的质量m2=60kg,以大小为v2=0.5m/s的速度迎面滑来,不计一切摩擦.求:
(Ⅰ)若两车碰撞后粘在一起,求在碰撞过程中,系统损失的机械能;
(Ⅱ)若甲乙第一次接触以后,两车不再发生第二次碰撞,试求甲的推力对乙的冲量的数值范围?

分析 (I)两车碰撞过程中,系统动量守恒,以甲的初速度方向为正,根据动量守恒定律求出共同速度,再根据能量守恒定律求出机械能的损失量;
(II)甲与乙的车若不再相碰,则有两种情况,1.二者速度方向相同,乙的速度大;2.二者速度的方向相反,乙的速度的大.然后根据动量守恒定律以及动量定理列式,分别讨论即可.

解答 解:(I)两车碰撞过程中,系统动量守恒,以甲的初速度方向为正,根据动量守恒定律得:m1v1-m2v2=(m1+m2)v3
解得:v3=0.9m/s
则碰撞过程中,机械能的损失量为$△E=\frac{1}{2}{m}_{1}{v}_{1}^{2}+\frac{1}{2}{m}_{2}{v}_{2}^{2}-\frac{1}{2}({m}_{1}+{m}_{2}){v}_{3}^{2}=147J$
(II)取向右方向为正,根据动量守恒定律得:
m1v1-m2v2=m1v甲+m2v乙,
对乙由动量定理得I=m2v乙-(-m2v2);
当v甲=v乙时,解得v乙=0.9m/s,甲对乙的冲量最少为I1=84kg•m/s,
当v甲=-v乙时,解得v乙=4.5m/s,甲对乙的冲量多I2=300kg•m/s,
甲对乙的冲量的数值范围为84kg•m/s≤I≤300kg•m/s.
答:(Ⅰ)若两车碰撞后粘在一起,在碰撞过程中,系统损失的机械能为147J;
(Ⅱ)若甲乙第一次接触以后,两车不再发生第二次碰撞,则甲的推力对乙的冲量的数值范围为84kg•m/s≤I≤300kg•m/s.

点评 本题主要考查了动量守恒定律和动量定理的直接应用,对学生能力的要求较高,关键是选择好系统,以及选择好研究的过程,注意正方向的规定,难度适中.

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