题目
两辆小车A、B,可在光滑平直轨道上运动。A以3m/s的速率向右与静止的B碰撞,A和B的质量分别为1kg和2kg,碰撞后A、B车的速度分别为-1m/s和2m/s,则碰撞的性质为( )A.完全弹性碰撞B.完全非弹性碰撞C.非完全弹性碰撞D.无法判断
两辆小车A、B,可在光滑平直轨道上运动。A以3m/s的速率向右与静止的B碰撞,A和B的质量分别为1kg和2kg,碰撞后A、B车的速度分别为-1m/s和2m/s,则碰撞的性质为( )
A.完全弹性碰撞
B.完全非弹性碰撞
C.非完全弹性碰撞
D.无法判断
题目解答
答案
【解析】
根据题意得:设A的初速度方向为正方向,碰撞前初动量为:
,碰撞后动量为:
,所以:
;碰撞前的总动能为:
,碰撞后的总动能为:
,所以
,故为完全弹性碰撞,故A正确。
【答案】
A
解析
考查要点:本题主要考查碰撞性质的判断,需结合动量守恒定律和动能是否守恒进行分析。
解题核心思路:
- 动量守恒是碰撞问题的基本规律,需验证碰撞前后总动量是否相等。
- 动能是否守恒决定碰撞类型:若碰撞前后总动能相等,则为完全弹性碰撞;若动能不守恒但物体粘在一起,则为完全非弹性碰撞;若动能不守恒且物体未粘在一起,则为非完全弹性碰撞。
破题关键点:
- 正确计算碰撞前后的总动量和总动能。
- 通过比较碰撞前后总动能是否相等,直接判断碰撞性质。
步骤1:验证动量守恒
- 碰撞前总动量:
$p_{\text{初}} = m_A v_A + m_B v_B = 1 \cdot 3 + 2 \cdot 0 = 3 \, \text{kg·m/s}$ - 碰撞后总动量:
$p_{\text{末}} = m_A v_A' + m_B v_B' = 1 \cdot (-1) + 2 \cdot 2 = -1 + 4 = 3 \, \text{kg·m/s}$ - 结论:动量守恒成立。
步骤2:计算动能变化
- 碰撞前总动能:
$E_{\text{初}} = \frac{1}{2} m_A v_A^2 = \frac{1}{2} \cdot 1 \cdot 3^2 = 4.5 \, \text{J}$ - 碰撞后总动能:
$E_{\text{末}} = \frac{1}{2} m_A v_A'^2 + \frac{1}{2} m_B v_B'^2 = \frac{1}{2} \cdot 1 \cdot (-1)^2 + \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 2^2 = 0.5 + 4 = 4.5 \, \text{J}$ - 结论:碰撞前后总动能相等,说明碰撞过程中动能守恒。
步骤3:判断碰撞性质
- 动量守恒且动能守恒,符合完全弹性碰撞的特征。