题目内容
【题目】如图所示，放在光滑水平地面上的小车固定一个金属制成的U形管，小车连同U形管质量为M，U形管底部呈半圆形，内部光滑。质量为m(M＝3m)的光滑小球直径略小于U形管内径，以水平初速度v0从U形管下口内射入，小球速度改变180°角后从上管口射出，
整个运动过程重力对小球运动影响忽略不计。
(1)当小球从U形管中射出时，小球和小车的速度各是多大？
(2)当小球经过U形管底部半圆最左端时，小球的速度是多大？
【答案】(1) 
， 
；(2) 
【解析】（1）设小球射出U形管时，小球和小车的速度分别为
和
由动量守恒定律得： 
由机械能守恒定律得： 
根据已知条件
解得
，小球的速度大小为
，小车的速度大小为
（2）小球过圆弧最左侧点时，两者有共同水平速度v，设小球对地速度为v′，则
， 
解得
， 
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