如图所示的三个小球的质量都为m,B、C两球用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上,A球以速度v0沿B、C两球球心的连线向B球运动,碰后A、B两球粘在一起.问:
(1)A、B两球刚刚粘合在一起时的速度是多大?
(2)弹簧压缩至最短时三个小球的速度是多大?
[解析] (1)在A、B碰撞的过程中弹簧的压缩量是极其微小的,产生的弹力可完全忽略,即C球并没有参与作用,因此A、B两球组成的系统所受合外力为零,动量守恒.以v0的方向为正方向,则有:mv0=2mv1,解得v1=.
(2)粘合在一起的A、B两球向右运动,压缩弹簧,由于弹力的作用,C球加速,速度由零开始增大,而A、B两球减速,速度逐渐减小,当三球相对静止时弹簧最短,此时三球速度相等.在这一过程中,三球构成的系统动量守恒,有:2mv1=3mv2,解得v2=v1=.
[答案] (1) (2)
(1)弹性碰撞中一是满足动量守恒,二是满足机械能守恒,即
(2)完全非弹性碰撞中一是具有共同末速度,动量守恒即m1v1+m2v2=(m1+m2)v;
二是碰撞过程中系统动能损失最大,即动能损失ΔEk=m1v+m2v-(m1+m2)v2
【通关练习】
1.一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰.若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )
A. B.
C. D.
解析:选A.设中子质量为m,则原子核的质量为Am.设碰撞前后中子的速度分别为v0、v1,碰后原子核的速度为v2,由弹性碰撞可得mv0=mv1+Amv2,mv=mv+Amv,解得v1= v0,故=,A正确.
2.如图所示,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,子弹嵌在其中,已知物体A的质量是B的质量的,子弹的质量是B的质量的.求:
(1)A物体获得的最大速度;