求一些关于高中物理动量方面的练习题及讲解。
甲、乙两个小孩各城一辆冰车在水平冰面上玩游戏,甲和他的冰车总质量为M=30kg,乙和他的冰车总质量是30kg,游戏时。甲推着一个质量是m=15kg的箱子,和他一起以2m/s的速度滑行,乙以同样大小的速度迎面滑来,为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住,若不计冰面的摩擦,问甲至少要以多大的速度(相对地面)将箱子推出,才能避免与乙相撞?当甲把箱子推出后,甲的运动存在三种可能:① 继续向前,方向不变;② 停止运动;③ 反向运动.由动量守恒定律可知,以上三种推出箱子的方法,第一种推法箱子获得的速度最小,若这种推法能实现目的,则箱子获得的速度最小.设箱子的速度为v,取甲运动方向为正方向,则对甲和箱子在推出过程运用动量守恒定律
(M+m)v0=Mv甲+mv①
箱子推出后,被乙抓住,为避免甲、乙相撞,则乙必须后退,对乙和箱子运用动量守恒定律得
mv-Mv0=(M+m)v乙②
要使甲、乙不相撞,并使推出箱子的速度最小的临界条件为 v甲=v乙③
解以上三式得 v=5.2m/s.