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问题: 分阶段动量守恒e

如图所示,下车质量为4kg,车内壁ABC部分的截面为半径2.5m的光滑半圆,车左面仅靠竖直墙壁静止在光滑水平面上

质量为1kg的小球从A点正上方D点下落并沿着车内壁滑出,又上升到离C点高度为1.5m处,求下落点D点距A的高度

解答:

2.5m
1)
AB阶段小车静止,设B点小球速度为v(水平),DB竖直高度为h
根据机械能守恒
mgh=0.5mv^2得
v=√(2gh)
2)
BC过程,水平方向动量守恒,机械能守恒
设c点时小车速度为V,由于轨道是半圆,所以小球在C点相对小车的速度是向上的,即小球水平速度为V,竖直速度为v1,则
mv=mV+MV,即v=5V
0.5mv^2=0.5mV^2+0.5MV^2+mg*(1.5+2.5),即v^2=5V^2+8g
所以h=5
所以DA的竖直高度等于5-2.5=2.5m