题目内容
雨滴在穿过云层的过程中，不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体，其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为m0，初速度为v0，下降距离l后与静止的小水珠碰撞且合并，质量变为m1。此后每经过同样的距离l后，雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并，质量依次变为m2、m3……mn……（设各质量为已知量）。不计空气阻力。
（1）若不计重力，求第n次碰撞后雨滴的速度vn′；
（2）若考虑重力的影响，
a.求第1次碰撞前、后雨滴的速度v1和vn′；
b.求第n次碰撞后雨滴的动能
；
【答案】
（1）
（2）
【解析】（1）不计重力，全过程中动量守恒，
得：
（2）若考虑重力的影响，雨滴下降过程中做加速度为g的匀加速运动，碰撞瞬间动量守恒
a. 第1次碰撞前
第1次碰撞后 
①
b. 第2次碰撞前 
利用①化简得：
②
第2次碰撞后 利用②得：
同理，第3次碰撞后 
…………
第n次碰撞后
动能
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vn′2；
，初速度为
，下降距离
后与静止的小水珠碰撞且合并，质量变为
。此后每经过同样的距离
、
．．．．．．
（设各质量为已知量）。不计空气阻力。
次碰撞后雨滴的速度
；
和
；