体的速度大于或等于原来在后面的物体的速度,即v′前≥v′后.
甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动,已知它们的动量分别是p甲=5 kg·m/s,p乙=7 kg·m/s,甲追上乙并发生碰撞,碰撞后乙球的动量变为p′乙=10 kg·m/s,则两球质量m甲与m乙的关系可能是( )
A.m乙=m甲 B.m乙=2m甲
C.m乙=4m甲 D.m乙=6m甲
[思路点拨] 碰撞过程受多个物理规律的制约,在判断碰撞过程中的存在性问题时,应从以下三个方面进行分析:
(1)碰撞前、后的状态要符合具体的物理情境;
(2)碰撞过程中要遵循动量守恒定律;
(3)碰撞前、后符合能量关系,即总动能满足Ek前≥Ek后.通过逐一对照排查作出判断.
[解析] 设碰撞后甲球的动量为p′甲,由动量守恒定律有
p甲+p乙=p′甲+p′乙
代入数据得p′甲=2 kg·m/s.
甲追上乙应有:>得m乙>m甲
碰后p′甲、p′乙均大于零,表明甲、乙两球同向运动,应有v′乙≥v′甲,即≤,
解得m乙≤5m甲;
碰撞过程中,动能不会增加,则
+≥+
即+≥+,解得m乙≥m甲.
综上可得m甲与m乙的关系为m甲≤m乙≤5m甲.可见选项C正确.
[答案] C
处理碰撞问题的思路
(1)对一个给定的碰撞,首先要看动量是否守恒,其次再看总机械能是否增加.