Question

【題目】如圖所示，在光滑的水平冰面上放置一個光滑的曲面體，曲面體的右側與冰面相切，一個坐在冰車上的小孩手扶一小球靜止在冰面上。已知小孩和冰車的總質量為m1=40kg，小球的質量為m2=10g，曲面體的質量為m3=10kg。某時刻小孩將小球以v0=4m/s的水平速度向曲面體推出，推出后，小球沿曲面體上升(小球不會越過曲面體，求：

(1)推出小球后，小孩和冰車的速度大小v1；

(2)小球在曲面體上升的最大高度h。

Answer 1

【答案】(1) (2)小球在曲面體上升的最大高度h=0.4m

【解析】

（1）利用動量守恒求出小孩和冰車的速度。

（2）利用動量守恒定律即能量守恒求出小球能上升的最大高度。

（1）以小球、小孩和冰車為系統，取水平向左為正方向，由動量守恒定律得：

m2v0﹣m1v1=0

解得：小孩和冰車的速度

（2）以小球和曲面體為系統，取水平向左為正方向，由水平方向動量守恒得：

m2v0=(m2+m3)v2

解得：小球在最大高度與曲面體的共同速度　

小球在曲面體上升的過程，由機械能守恒定律得：

m2v02=(m2+m3)v22+m2gh

解得：小球在曲面體上升的最大高度h=0.4m

故本題答案是：(1) (2)小球在曲面體上升的最大高度h=0.4m