《2025年金版新学案高中物理选择性必修第一册人教版》

例4 （2024·重庆涪陵区高二期中）

某实验室有一研究摆动的装置，如图所示，质量为m的小球B通过不可伸长的轻绳与质量为2m的滑块A相连接，且滑块A穿套在光滑的轻杆之上可以左右自由滑动。现保持轻绳伸直并将小球B从与A等高处静止释放，已知A、B在同一竖直面内，重力加速度为g，忽略空气阻力，则当小球B第一次摆至最低点时轻绳所受的拉力大小为（ ）

A.mg
B.2mg
C.3mg
D.4mg

答案： D

例5 如图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在光滑水平冰面上游戏，甲和他的冰车总质量为30kg，乙和他的冰车总质量也为30kg，游戏时甲推着一质量为10kg的木箱和他一起以$v_{0}=3.5m/s$的速度向右滑行，乙在甲的正前方静止在冰面上，为避免碰撞，甲将木箱推给乙，使木箱与乙一起运动，则甲至少以相对地面多大的速度将箱子推出才能避免与乙相撞？

[审题指导] 避免甲、乙相撞的临界条件：甲推出箱子后的速度与乙接到箱子后的速度相同。

答案： 例5 8 m/s
解析：设甲至少相对地面以速度v将箱子推出，推出箱子后甲的速度为v甲，乙接到箱子后的速度为v乙。取水平向右为正方向，以甲和箱子为系统，根据动量守恒定律得
(M甲+m)v0=M甲v甲+mv
以箱子和乙为系统，根据动量守恒定律得
mv=(m+M乙)v乙
当甲与乙恰好不相撞时v甲=v乙
联立解得v=8 m/s。