首先,根据牛顿第二定律,汽车和拖车的加速度分别为:
$a_1=\frac{F}{M+m}$
$a_2=\frac{F}{m}$
其中,$F$为汽车和拖车受到的合外力,即摩擦力。
根据匀加速运动的公式,汽车和拖车在分离前的速度为:
$v_1=v_0+at$
$v_2=v_0+at$
其中,$t$为汽车和拖车分离前的时间。
当拖车和汽车分离后,汽车和拖车的运动变成了两个独立的匀加速运动,根据匀加速运动的公式,汽车和拖车在分离后的速度为:
$v_1'=v_1+ a_1t$
$v_2'=v_2+ a_2t$
由于汽车和拖车分离后,它们的速度之和不变,即:
$Mv_1'+mv_2'=Mv_1+mv_2$
代入上面的公式,得到:
$M(v_0+a_1t)+m(v_0+a_2t)=Mv_0+mv_0$
整理得:
$t=\frac{M+m}{F}\frac{v_0}{a}$
将$t$代入上面的公式,得到:
$v_1'=v_0+\frac{F}{M+m}\frac{M+m}{F}\frac{v_0}{a}=2v_0$
$v_2'=v_0+\frac{F}{m}\frac{M+m}{F}\frac{v_0}{a}=\frac{M+m}{m}v_0$
因此,汽车与拖车分离后,汽车的速度为$2v_0$,拖车的速度为$\frac{M+m}{m}v_0$。
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