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107年
物理
第 21 題
一質量為$60\text{ kg}$ 的木塊上站立著重 $60\text{ kg}$ 的人，在無摩擦的水平冰面上以 $10\text{ m/s}$ 的速率滑動。在經一橫樑時，此人垂直躍起抓住橫梁離開木塊，而木塊繼續前進，則此時木塊的速率改變了多少 $m/s$？
- A 減少10
- B 增加10
- C 減少20
- D 增加20
思路引導 VIP
想像你正踩著滑板高速前進，如果你想跳起來並「直直地」掛住上方一根靜止的單槓（不產生任何前後晃動），你的腳在起跳瞬間必須對滑板施加什麼方向的力量？這個力量會如何影響滑板原本的速度呢？
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AI 詳解
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同學做得好！你能準確選出選項 (B)，代表你對於**動量守恆定律（Law of Conservation of Momentum）**的計算邏輯掌握得相當紮實。這類題目在物理考試中非常經典，通常旨在測驗學生對於系統內部質量分配與速度變化的敏感度。
動量守恆與物理情境分析
在理想的無摩擦力水平面上，系統不受水平外力作用。若我們假設人為了「抓住橫樑離開木塊」，必須在跳躍過程中透過某種交互作用使自己的水平速度歸零，則根據動量守恆：$$(M_{人} + M_{木}) \times v = M_{人} \times v'{人} + M{木} \times v'{木}$$將數值代入：$$(60 + 60) \times 10 = 60 \times 0 + 60 \times v'{木}$$ 解得木塊末速 $v'_{木} = 20\text{ m/s}$。因此，木塊速率增加了 $20 - 10 = 10\text{ m/s}$，這正是你選擇 (B) 的推導邏輯。
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