当两球发生弹性碰撞时,b获得的速度最大。由于两球质量相等,发生弹性碰撞时两球交换速度。则得b球获得的速度最大值为vmax=v=;当两球发生完全非弹性碰撞,即碰撞合在一起时,b获得的速度最小,设为vmin,根据动量守恒得:mv=2mvmin,得vmin=v=;b球向上摆动的过程中,机械能守恒,则有:mvmax2=mghmax,则得,b球上摆的高度最大为:hmax==L,mvmin2=mghmin,则得,b球上摆的高度最小为:hmin==L,所以b球上摆的最大高度范围为:L≤h≤L,故A、B、C正确。
三、非选择题
7.如图所示,竖直平面内的圆弧轨道下端与水平桌面相切,小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将A无初速度释放,A与B碰撞后结合为一个整体,并沿水平桌面滑动。已知圆弧轨道光滑,半径R=0.2 m;A和B的质量相等;A和B整体与桌面之间的动摩擦因数μ=0.2。重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)碰撞前瞬间A的速率v;
(2)碰撞后瞬间A和B整体的速率v′;
(3)A和B整体在桌面上滑动的距离l。
解析:设滑块的质量为m。
(1)根据机械能守恒定律
mgR=mv2
得碰撞前瞬间A的速率v=2 m/s。
(2)根据动量守恒定律mv=2mv′
得碰撞后瞬间A和B整体的速率
v′=v=1 m/s。
(3)根据动能定理
×2mv′2=μ·2mgl
得A和B整体沿水平桌面滑动的距离
l=0.25 m。