问题
计算题
（17分）可视为质点的小球A、B静止在光滑水平轨道上，A的左边固定有轻质弹簧，B与弹簧左端接触但不拴接，A的右边有一垂直于水平轨道的固定挡板P。左边有一小球C沿轨道以某一初速度射向B球，如图所示，C与B发生碰撞并立即结成一整体D，在它们继续向右运动的过程中，当 D和A的速度刚好相等时，小球A恰好与挡板P发生碰撞，碰后A立即静止并与挡板P粘连。之后D被弹簧向左弹出，D冲上左侧与水平轨道相切的竖直半圆光滑轨道，其半径为
，D到达最高点Q时，D与轨道间弹力
。已知三小球的质量分别为
、
。取
，求：
（1）D到达最高点Q时的速度
的大小；
（2）D由Q点水平飞出后的落地点与Q点的水平距离s；
（3）C球的初速度
的大小。
答案
（1）
（2）
（3）
题目分析: ⑴D在Q点时据牛顿第二定律有：
解得：
⑵令D由Q点平抛飞出后经时间
落至地面
代入数据解得：
⑶C碰B，据动量守恒有：
解得：
D向右压缩弹簧的过程中，据系统动量守恒：
解得：
据机械能守恒：
解得：
A碰P静止后，D被弹簧向左弹出直到Q的过程中，据机械能守恒有：
代入数据解得：