m给M的力不是mg cos alpha(法向是有加速度的),因此你aM就算错了.
最简单的方法肯定是用能量守恒+末时刻速度约束来算.如果一定要用非惯性系来做,那么如下.
假设F是小球与斜坡的作用力,F可能是时间的参数,
aM=Fsin alpha/M,
然后在非惯性系中,小球受到重力,F和惯性力,其和在垂直平面方向为零,因此
F+F(sin alpha)^2m/M=mg cos alpha
F是恒定量,F=mg cos alpha /(1+sinalpha^2 m/M)
相对斜面加速度
a=g(sin alpha)(1+m/M cos alpha ^2/(1+m/M sin alpha^2))=g sin alpha ((1+m/M)/(1+m/M sin alpha^2))
v=sqrt(2sa)
带进去验算无误