思路解析:该类题中发生的物理过程,应同时满足:碰撞前后系统动量守恒,即Δp=0,碰撞前后系统的动能不能增加,即ΔEk≤0.分析A、B、C、D四个选项,可知D不满足动量守恒,故D不正确.A、B、C三个选项均满足动量守恒,但B、C选项中,碰撞后系统的动能均大于碰撞前的系统动能,故B、C不正确,只有A正确.
答案:A
4.两个小球A、B在光滑水平面上相向运动,已知它们的质量分别是m1=4 kg,m2=2 kg,A的速度v1=3 m/s(设为正),B的速度v2=-3 m/s,则它们发生正碰后,其速度可能分别是( )
A.均为+1 m/s B.+4 m/s和-5 m/s
C.+2 m/s和-1 m/s D.-1 m/s和+5 m/s
思路解析:由动量守恒,可验证4个选项都满足要求.再看动能变化情况
Ek=×4×9 J+×2×9 J=27 J
Ek′=
由于碰撞过程动能不可能增加,所以应有Ek≥Ek′,据此可排除选项B.
选项C虽满足Ek≥Ek′,但A、B沿同一直线相向运动,发生碰撞后各自仍保持原来速度的方向(va′>0,vb′<0),这显然是不符合实际的,因此选项C错误.验证选项A、D均满足Ek>Ek′.故正确的选项为A(完全非弹性碰撞)和D(弹性碰撞).
答案:AD
5.质量为m1=10 g的小球,在光滑水平桌面上以v1=30 m/s的速率向右运动,恰好遇上质量为m2=50 g,速度v2=10 m/s向左运动的另一小球并发生正碰,如图16-4-5所示,碰撞后小球m2恰好停止运动,求碰撞后小球m1的速度是多大?
图16-4-5
思路解析:设v1的方向为正方向,则碰撞前m1的速度v1=30 m/s,m2的速度v2=-10 m/s,碰撞后m2速度为v2′=0,由动量守恒定律有m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
v1′=m/s=-20 m/s
其中负号表示速度方向与方向相反,即向左.
答案:20 m/s
6.如图16-4-6所示,一轻质弹簧两端连着物体A和B,放在光滑的水平面上,物体A被水平速度为v0的子弹击中并嵌在其中,已知物体A的质量是物体B的质量的,子弹的质量是物体B的质量的,求弹簧压缩到最短时B的速度.
图16-4-6
思路解析:本题所研究的过程可划分成两个物理过程.
第一是子弹射入A的过程(从子弹开始射入A到它们获得相同速度),由于这一过程的时间很短,物体A的位移可忽略,故弹簧没有形变,B没有受到弹簧的作用,其运动状态没有变化,所以这个过程中仅是子弹和A发生相互作用(碰撞),由动量守恒定律,有