问题 问答题

如图所示,一对杂技演员(都视为质点)乘秋千(秋千绳处于水平位置)从A点由静止出发绕O点下摆,当摆到最低点B时,女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,然后自已刚好能回到A处.

求男演员落地点C 与O 点的水平距离s.

(已知男演员质量m1,和女演员质量m2之比=2,秋千的质量不计,秋千的摆长为R,C 点比O 点低5R)

答案

设分离前男女演员在秋千最低点B 的速度为v0,由机械能守恒定律

(m1+m2)gR=

1
2
(m1+m2)v02

设刚分离时男演员速度的大小为v1,方向与v0相同;女演员速度的大小为v2,方向与v0相反,由动量守恒,

(m1+m2)v0=m1v1-m2v2          

分离后,男演员做平抛运动,设男演员从被推出到落在C点所需的时间为t,

根据题给条件,由运动学规律,

4R=

1
2
gt2    

s=v1t            

根据题给条件,女演员刚好回到A点,

由机械能守恒定律,m2gR=

1
2
m2v22    

由以上各式可得   s=20R     

答:男演员落地点C与O点的水平距离为20R.

单项选择题
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