光滑水平地面上停放著甲、乙兩輛相同的平板車,一根輕繩跨過乙車的定滑輪(不計(jì)定滑輪的質(zhì)量和摩擦),繩的一端與甲車相連,另一端被甲車上的人拉在手中,已知每輛車和人的質(zhì)量均為30kg,兩車間的距離足夠遠(yuǎn),F(xiàn)在人用力拉繩,兩車開始相向運(yùn)動(dòng),人與甲車保持相對靜止,當(dāng)乙車的速度為0.5m/s時(shí),停止拉繩。求:
(1)人在拉繩過程做了多少功?
(2)若人停止拉繩后,至少以多大速度立即從甲車跳到乙車才能使兩車不發(fā)生碰撞?
(1)設(shè)甲、乙兩車和人的質(zhì)量分別為m甲、m乙和m人,停止拉繩時(shí)
甲車的速度為v甲,乙車的速度為v乙,由動(dòng)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)
由功與能的關(guān)系可知,人拉繩過程做的功等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加量。
W= (m甲+m人)v甲2 + m乙v乙2 =5.625J (2分)
(2)設(shè)人跳離甲車時(shí)人的速度為v人,人離開甲車前后由動(dòng)量守恒定律得
(2分)
人跳到乙車時(shí): (2分)
代入得: (1分)
當(dāng)人跳離甲車的速度大于或等于0.5m/s時(shí),兩車才不會(huì)相撞。
(注:計(jì)算題其它解法正確均給分。)
解析:略
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