Question

从离地H高处自由下落小球a，同时在它正下方H处以速度V竖直上抛另一小球b，不计空气阻力，有（ ）：
（1）若V＞，小球b在上升过程中与a球相遇； 
（2）若V＜，小球b在下落过程中肯定与a球相遇；
（3）若V=，小球b和a不会在空中相遇；
（4）若V=，两球在空中相遇时b球速度为零．
A．只有（2）是正确的
B．（1）（2）（3）是正确的
C．（1）（3）（4）正确的
D．（2）（4）是正确的

Answer

（1）根据位移时间公式分别求出a和b的位移大小，两物体在空中相碰，知两物体的位移之和等于H，再结合相遇的时间小于b落地的时间，
求出在空中相遇时b的初速度v应满足的条件．
（2）要使乙在下落过程中与甲相碰，则运行的时间大于乙上升的时间小于乙上升和下落的总时间．根据时间的关系，求出速度的范围．
【解析】
：（1）设经过时间t甲乙在空中相碰，甲做自由落体运动的位移
①
乙做竖直上抛运动的位移②
由几何关系  H=h1+h2   ③
联立①②③解得
t=④
b小球上升的时间
（1）若V＞，则
而相遇时间t，所以，小球b在上升过程中与a球相遇，故（1）正确；
若V=，，相遇时间t==，此时b球刚上升到最高点，速度为零，故（4）正确；
（2）在乙下落过程中，甲乙相遇应满足，则：，故（2）错误；
（3）设乙抛出后经过时间tmax落地，根据速度-时间关系有tmax=⑤
甲乙在空中相遇应满足  0＜t＜tmax     ⑥
联立④⑤⑥解得  
若V=，则小球b和a不会在空中相遇，故（3）正确；
故选C．