碰撞过程中的动量和能量传递规律在物理学中有着广泛的应用。如图1所示,将一个大质量的弹性球A(质量为m1)和一个小质量的弹性球B(质量为m2)叠放在一起,从初始高度h0由静止竖直下落,不计空气阻力,且h0远大于球的半径。设A球与地面作用前的速度大小为v0(v0为未知量),A球和地面相碰后,以原速反弹;反弹后它和以v0向下运动的B球碰撞,如图2(甲)所示。碰后如图2(乙)所示。取竖直向上为正方向。

(1)a.求v0;
b.有同学认为,两物体(选为一个系统)在竖直方向碰撞,由于重力的影响,系统动量不再守恒。现通过实验及计算说明这一问题。
某次实验时,测得m1=60.0g,m2=3.0g,h0=1.80m,A和B碰撞时间Δt=0.01s,重力加速度g取10m/s2。
①求A和B相互作用前瞬间系统的总动量大小P1;
②求A和B相互作用过程中,系统总动量的变化量大小ΔP;
③计算ΔPP1×100%的值。据此实验及结果,你认为物体在竖直方向碰撞过程中,是否可以应用动量守恒定律?并简要说明理由。
(2)若不计系统重力的影响,且m2<<m1,求碰撞后,m2球上升的最大高度h2。
ΔP
P
1
【答案】见试题解答内容
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