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高中物理解题思路：变质量类物理题解题技巧二

例3：如图所示，由高压水枪竖直向上喷出的水柱，将一质量为M的小铁盒开口向下倒顶在空中。已知水以恒定速度V0从横截面积为

S的水枪中持续不变喷出，向上运动并冲击铁盒后，以不变的速率竖直返回，求稳定状态下铁盒距水枪口的高度h。

分析：铁盒能处于平衡，是因为铁盒受水对铁盒的冲力作用。可取时间t内到达铁盒的水为研究对象，设其质量为m，由动量定理求得水柱对铁盒的冲力。再由水在向上运动时是以重力加速度g作匀减速运动，求出铁盒距水枪的高度。

解：设在时间t内到达铁盒的水的质量为m，速度为V，以这部分水为研究对象，设水柱对铁盒的冲力为F，因水柱与铁盒的作用时间极短，所以此过程中可忽略水柱的重力。

由动量定理有：Ft=m×2V，

在时间t内从水枪中喷出的水的质量为：m′= ρSV0t，因水枪连续喷水，所以时间t内到达铁盒水的质量为：m = m′ = ρSV0t，

由于水枪喷出的水柱在竖直方向以重力加速度作匀减速运动，故：

当铁盒倒顶在空中时，由平衡条件有：F=Mg，

综合以上各式得：

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