例1.(2020?全国II卷?21)水平冰面上有一固定的竖直挡板,一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上,他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板,运动员获得退行速度;物块与挡板弹性碰撞,速度反向,追上运动员时,运动员又把物块推向挡板,使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后,运动员退行速度的大小大于5.0 m/s,反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力,该运动员的质量可能为( )
A. 48 kg B. 53 kg C. 58 kg D. 63 kg
【解析】设运动员和物块的质量分别为m、m0规定运动员运动的方向为正方向,运动员开始时静止,第一次将物块推出后,运动员和物块的速度大小分别为v1、v0,则根据动量守恒定律0=mv1-m0v0,解得;物块与弹性挡板撞击后,运动方向与运动员同向,当运动员再次推出物块mv1+m0v0=mv2-m0v0,解得;第3次推出后mv2+m0v0=mv3-m0v0,解得;依次类推,第8次推出后,运动员的速度,根据题意可知>5 m/s,解得m<60 kg;第7次运动员的速度一定小于5 m/s,即<5 m/s,解得m>52 kg。综上所述,运动员的质量满足52 kg<m<60 kg,BC正确。
【答案】BC
【点睛】本题考查动量守恒定律,注意数学归纳法的应用。