【解析】 由题设条件,三个小球在碰撞过程中总动量和机械能守恒,若各球质量均为m,则碰撞前系统总动量为mv0,总动能应为mv.假如选项A正确,则碰后总动量为mv0,这显然违反动量守恒定律,故不可能.假如选项B正确,则碰后总动量为mv0,这也违反动量守恒定律,故也不可能.假如选项C正确,则碰后总动量为mv0,但总动能为mv,这显然违反机械能守恒定律,故也不可能.假如选项D正确,则通过计算其既满足动量守恒定律,也满足机械能守恒定律,而且合乎情理,不会发生二次碰撞.故选项D正确.
【答案】 D
求解碰撞问题常用的三种方法
(1)解析法:碰撞过程,若从动量角度看,系统的动量守恒;若从能量角度分析,系统的动能在碰撞过程中不会增加;从物理过程考虑,题述的物理情景应符合实际情况,这是用解析法处理问题应遵循的原则.
(2)临界法:相互作用的两个物体在很多情况下,皆可当做碰撞处理,那么对相互作用中两个物体相距"最近"、相距"最远"这一类临界问题,求解的关键都是"速度相等".
(3)极限法:处理碰撞问题时,有时我们需要将某些未知量设出,然后根据实际情况将未知量推向极端,从而求得碰撞的速度范围.
弹 性 碰 撞 的 处 理
1.弹性碰撞特例
(1)两质量分别为m1、m2的小球发生弹性正碰,v1≠0,v2=0,则碰后两球速度分别为v1′=v1,v2′=v1.
(2)若m1=m2的两球发生弹性正碰,v1≠0,v2=0,则v′1=0,v′2=v1,即两者碰后交换速度.
(3)若m1≪m2,v1≠0,v2=0,则二者弹性正碰后,v1′=-v1,v2′=0.表明m1被反向以原速率弹回,而m2仍静止.
(4)若m1≫m2,v1≠0,v2=0,则二者弹性正碰后,v′1=v1,v′2=2v1.表明m1的速度不变,m2以2v1的速度被撞出去.
2.散射
(1)定义
微观粒子相互接近时并不发生直接接触,因此微观粒子的碰撞又叫做散射.
(2)散射方向
由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小,所以多数粒子在碰撞后飞向四面八方.
思考:
1.如图1645所示,光滑水平面上并排静止着小球2、3、4,小球1以速度v0射来,已知四个小球完全相同,小球间发生弹性碰撞,则碰撞后各小球的运动情况如何?