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,,一2022年北京冬奥会短道速滑2000米混合接力赛中国获得首金。武大靖与任子威在直道上“接棒”时,武大靖用力水平推前方的任子威,认为该过程中运动员与冰面间只有竖直方向的弹力,设接棒前后运动员沿一条直线运动。对两运动员交接棒的过程,下列说法中正确的是(  )A. 两运动员组成的系统动量守恒B. 两运动员组成的系统机械能守恒C. 两运动员间的相互作用力相同D. 两运动员间相互作用力的冲量大小相等、方向相反

菁优网2022年北京冬奥会短道速滑2000米混合接力赛中国获得首金。武大靖与任子威在直道上“接棒”时,武大靖用力水平推前方的任子威,认为该过程中运动员与冰面间只有竖直方向的弹力,设接棒前后运动员沿一条直线运动。对两运动员交接棒的过程,下列说法中正确的是(  )
  • A. 两运动员组成的系统动量守恒
  • B. 两运动员组成的系统机械能守恒
  • C. 两运动员间的相互作用力相同
  • D. 两运动员间相互作用力的冲量大小相等、方向相反

题目解答

答案

解:A、两运动员交接棒的过程,两运动员组成的系统,内力远大于外力,系统动量守恒,故A正确;
B、两运动员交接棒的过程,武大靖要消耗体内的化学能,两运动员动能增加,机械能不守恒,故B错误;
CD、两运动员交接棒的过程,二者间的相互作用力等大反向,冲量也是大小相等,方向相反,故C错误,D正确;
故选:AD。

解析

步骤 1:分析系统动量守恒
在武大靖与任子威交接棒的过程中,假设只有水平方向的相互作用力,且忽略其他外力(如摩擦力),则两运动员组成的系统在水平方向上动量守恒。这是因为系统内部的相互作用力(武大靖推任子威的力和任子威反推武大靖的力)是内力,根据牛顿第三定律,它们大小相等、方向相反,因此对系统总动量没有影响。

步骤 2:分析系统机械能守恒
在交接棒过程中,武大靖要消耗体内的化学能,这些能量转化为任子威的动能,因此系统机械能不守恒。机械能守恒的条件是系统不受外力或外力做功为零,而这里武大靖消耗的化学能转化为任子威的动能,导致系统机械能增加。

步骤 3:分析两运动员间的相互作用力
根据牛顿第三定律,武大靖推任子威的力和任子威反推武大靖的力大小相等、方向相反。因此,两运动员间的相互作用力是相同的,但方向相反。

步骤 4:分析两运动员间相互作用力的冲量
由于两运动员间的相互作用力大小相等、方向相反,且作用时间相同,因此两运动员间相互作用力的冲量大小相等、方向相反。冲量是力与时间的乘积,方向与力的方向相同。

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