问题 选择题

如图所示,两质量分别为m1和m2的弹性小球又叠放在一起,从高度为h处自由落下,且远大于两小球半径,所有的碰撞都是完全弹性碰撞,且都发生在竖直方向.已知m2=3m1,则小球m1反弹后能达到的高度为(  )

A.h

B.2h

C.3h

D.4h

答案

下降过程为自由落体运动,触地时两球速度相同,v=

2gh
,m2碰撞地之后,速度瞬间反向,大小相等,选m1与m2碰撞过程为研究过程,碰撞前后动量守恒,设碰后m1、m2速度大小分别为v1、v2,选向上方向为正方向,则:

m2v-m1v=m1v1+m2v2

由能量守恒定律得:

1
2
(m1+m2)v2=
1
2
 
m1v21
+
1
2
m2
v22

且,m2=3m1

联立解得:v1=2

2gh

反弹后高度为:H=

v21
2g
=4h

故选D

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