如图6-18所示，甲、乙两人做抛球游戏，甲站在一辆平板车上，车与水平地面间的摩擦不计．甲与车整体的质量为M＝100kg．另有一质量为m＝2kg的球．乙站在车对面

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如图6-18所示，甲、乙两人做抛球游戏，甲站在一辆平板车上，车与水平地面间的摩擦不计．甲与车整体的质量为M＝100kg．另有一质量为m＝2kg的球．乙站在车对面的地上，身边有若干个质量不等的球，开始时车静止，甲将球以速度v（相对地面）水平抛给乙，乙接到抛来的球后，马上将另一质量为

的球以相同的速度v（相对地面）水平抛回给甲，甲接住后再以相同速率v将此球水平抛给乙，这样往复进行，乙每次抛回给甲的质量都在它接到的球的质量上加一个m，球在空中认为始终做直线运动，求：

图6-18
　　（1）甲第二次抛出球后车的速度大小?
　　（2）从第二次算起，甲抛出多少个球后不能接到乙抛回来的球?

答案

（1）

（2）第7次抛出球后不能接到乙抛回来的球

解析

（1）以球、甲和车作为系统　第一次抛球：

（抛后甲与车速度

）
　　第二次抛球：

　第三次抛球：

　　第n次抛球：

　相加后得

　　当n＝2时，

　　（2）欲使车上的人再不能接到乙抛回来的球，有

，即有

，
　　解得n≥6.7　故甲第7次抛出球后不能接到乙抛回来的球．

举一反三

如图，与水平面成37°倾斜轨道AB，其沿长线在C点与半圆轨道CD（轨道半径R=1m）相切，全部轨道为绝缘材料制成且放在竖直面内。整个空间存在水平向左的匀强电场，MN的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为0.4kg的带电小球沿斜面下滑，至B点时速度为

，接着沿直线BC（此处无轨道）运动到达C处进入半圆轨道，进入时无动能损失，且刚好到达D点，从D点飞出时磁场消失，不计空气阻力，g＝10m/s²，cos37°＝0.8，求：
（1）小球带何种电荷。
（2）小球离开D点后的运动轨迹与直线AC的交点距C点的距离。
（3）小球在半圆轨道部分克服摩擦力所做的功。

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某机械打桩机原理可简化为如图所示，直角固定杆光滑，杆上套有m_A＝55kg和m_B＝80kg两滑块，两滑块用无弹性的轻绳相连，绳长为5m，开始在外力作用下将A滑块向右拉到与水平夹角为37°时静止释放，B滑块随即向下运动带动A滑块向左运动，当运动到绳与竖直方向夹角为37°时，B滑块（重锤）撞击正下方的桩头C，桩头C的质量m_C＝200kg。碰撞时间极短，碰后A滑块由缓冲减速装置让其立即静止，B滑块反弹上升h₁＝0.05m，C桩头朝下运动h₂＝0.2m静止。取g＝10m/s²。求：
（1）滑块B碰前的速度；
（2）泥土对桩头C的平均阻力。

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固定凹槽的水平部分AB长为2L，其左侧BC是与水平部分平滑相接的半径为L/4的半圆轨道，BC与AB在同一竖直平面内，其右端固结一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧a，弹簧左侧放置一长为L的筒，筒的左端开口，右端封闭，右端外侧与弹簧a不固结，筒内右端固结一同样规格的轻质弹簧，弹簧左侧放置一个小球，与弹簧b右端不固结。小球与筒内壁的滑动摩擦因数为

，筒与凹槽的滑动摩擦因数为

，半圆轨道光滑。如图所示，现将两个弹簧的长度均压缩为L/2，且用销钉K将小球和筒固定，发现筒恰好不滑动。现将K突然拔掉，同时对筒施加一方向水平向左的力F，使筒向左匀加速运动，直到筒撞击B处之后使筒立刻停止运动。已知小球的质量为m，筒的质量为2m，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略小球的直径、筒壁和筒底的厚度、筒的内径、外径。
（1）若要求在筒撞击B处之前，弹簧b长度未变，试求该力初始值的取值范围；
（2）若该力初始值为

，且小球从C处落回后，恰好未撞击筒，求该力在筒撞击B处之前做的功。

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一个质量m＝60 kg的滑雪运动员从高h＝20 m的高台上水平滑出，落在水平地面上的B点，由于落地时有机械能损失，落地后只有大小为10 m / s的水平速度，滑行到C点后静止，如图所示。已知A与B、B与C之间的水平距离s₁＝30 m，s₂＝40 m，g＝10 m / s²，不计空气阻力。求：
（1）滑雪运动员在水平面BC上受到的阻力大小f＝?
（2）落地时损失的机械能△E＝?