Question

【題目】如圖所示，在遠離任何天體的太空中，甲、乙兩名宇航員正在離宇宙飛船一定距離的地方執行任務。某時刻甲、乙都以v0=1m/s的速率相向運動。甲和他的裝備總質量為M1=100kg，乙和他的裝備總質量為M2=150kg，為避免相撞，乙從自己的裝備中取出一質量為m=50kg的物體A推向甲，甲迅速接住A后不再松開，此后甲、乙兩宇航員以相同速度“飄”向宇宙飛船。（速度均指相對宇宙飛船的速度，且兩宇航員和宇宙飛船三者始終在一條直線上）

(1)求甲、乙宇航員最后共同的速度是多大；

(2)求乙宇航員以多大速度將物體A推出（相對宇宙飛船的速度）；

(3)設甲與A作用時間為t=0.5s，求甲與A的平均作用力F的大小。

Answer 1

【答案】(1)；(2)； (3)

【解析】

取乙宇航員的初速度方向為正方向。

(1)設甲乙兩宇航員最終以相同速度“飄”向宇宙飛船，對甲、乙宇航員及裝備所構成的系統，由動量守恒定律得

代入數據解得

(2)在乙宇航員向甲推裝備A的過程中，對乙宇航員和裝備A，由動量守恒定律得

代入數據解得

或以甲宇航員和所接到的裝備A，由動量守恒定律得

代入數據解得

(3)在甲宇航員接到裝備A的過程中，以裝備A為研究對象，根據動量定理得

代入數據解得