3.如图134所示,设车厢长为L,质量为M,静止在光滑水平面上,车厢内有一质量为m的物体,以速度v0向右运动,与车厢壁来回碰撞n次后,静止于车厢中,这时车厢的速度为( )
A.v0,水平向右 B.0
C.,水平向右 D.,水平向右
解析:选C 物体和车厢组成的系统所受的合外力为零,物体与小车发生碰撞n次的过程中系统的动量守恒,只考虑初末态,忽略中间过程,则m的初速度为v1=v0,M的初速度为v2=0;作用后它们的末速度相同即
v′1=v′2=v
由动量守恒定律m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2
得:mv0=(m+M)v
解得:v=,方向与v0相同,水平向右。选项C正确。
(对应学生用书页码P9)
碰撞问题分析
[例1] 如图135所示,在光滑的水平支撑面上,有A、B两个小球。A球动量为10 kg·m/s,B球动量为12 kg·m/s。A球追上B球并相碰,碰撞后,A球动量变为8 kg·m/s,方向没变,则A、B两球质量的比值为( )
A.0.5 B.0.6
C.0.65 D.0.75
[思路点拨] 解答本题从三个方面:由速度的合理性确定速度关系式,然后由动量守恒定律确定B的末动量,再根据动能不增加原理建立关系式,从而综合确定质量比的范围。
[解析] A、B两球同向运动,A球要追上B球要有条件:vA>vB。两球碰撞过程中动量守恒,且动能不会增多,碰撞结束要有条件:vB′≥vA′。
由vA>vB得>,即<==0.83
由碰撞过程动量守恒得:pA+pB=pA′+pB′,
pB′=14 kg·m/s