Question

一道物理题 动量

选择BCD

为什么？

Answer 1

分析过程：从小球冲上小车，到它从小车最高点，系统水平方向动量守恒所以当小球到车最高点时，二者水平速度相等。讨论：

若小球能在最高点离开小车，则小球水平速度保持不变，跟小车的速度始终一样，所以相对于小车，小球做竖直上抛运动，最终一定能落回小车==>A错；
若小球一直未脱离小车，从冲上小车到返回小车左端，动量守恒：
m*v0=m*v+Mu <1>
根据机械能守恒:0.5m*v0^2=0.5*m*v^2+0.5*M*u^2 <2>

从上述二式解得小球离开小车时的速度v=(m-M)*v0/(m+M) <3>

==>可知离开时的小球速度与二者质量有关：
如果m=M，则根据<3>，小球返回小车左端时，对地速度v=0==>小球离开小车后做自由落体运动==>C对；
如果m<M，则根据<3>，小球返回小车左端时，对地速度v<0==>小球离开小车后具有向左的水平速度，此后只受重力所以做向左的平抛==》B对；
如果m>M，则根据<3>，小球返回小车左端时，对地速度v>0==>小球离开小车后具有向右的水平速度，此后只受重力所以做向右的平抛==>D对.

Answer 2

设小球与圆弧离开瞬间，小球在水平方向的速度为v1，圆弧的速度为v2。
有动量守恒：mv0=mv1+Mv2，v2肯定是向右，但大小不知，所以v1的方向有可能像左，有可能为0，有可能向右

在小球没有离开圆弧之前，小球都会受到一个向左的力。你看，圆弧的初始动量为0，小球一向右运动，圆弧就会向右运动，那么圆弧就肯定会有一个冲量=Ft，所以圆弧受到一个水平向右的力，根据作用力和反作用力，小球肯定会受到一个向左的力。
另外从加速度分析也可知道它受到一个向左的力。圆弧速度开始为0，后来为v2，速度的变化就是加速度，圆弧有加速度，那么就一定有力，加速度方向与速度变化方向一致，力与加速度方向一致，所以圆弧受到的力是水平向右，那么小球就受到一个水平向左的力。
但答案B说的小球向左做平抛运动，是不是指它从进入点落下做平抛运动，如果是说从圆弧顶端那像左做平抛运动我是想不明白。
答案C，小球离开小车做自由落体运动也应该是从进入点那落下吧。
答案D，小球离开小车向右做平抛运动，当小球刚滑到顶端时，向上的速度为0，只有一个水平向右的速度,此时向右做平抛运动。