题目
在光滑的水平面内有两个物体A和B,已知mA=2mB. (1)物体A以一定的动能Ek与静止的物体B发生完全弹性碰撞,则碰撞后两物体的总动能为 . (2)物体A以一定的动能Ek与静止的物体B发生完全非弹性碰撞,则碰撞后两物体的总动能为 .
在光滑的水平面内有两个物体A和B,已知mA=2mB.
(1)
物体A以一定的动能Ek与静止的物体B发生完全弹性碰撞,则碰撞后两物体的总动能为 .
(2)
物体A以一定的动能Ek与静止的物体B发生完全非弹性碰撞,则碰撞后两物体的总动能为 .
题目解答
答案
- (1)Ek
- (2)23Ek
解析
碰撞问题的核心在于动量守恒定律的应用,而动能的变化则取决于碰撞类型:
- 完全弹性碰撞:动量守恒且动能守恒,碰撞后总动能等于碰撞前总动能。
- 完全非弹性碰撞:动量守恒但动能不守恒,碰撞后两物体速度相同,总动能需通过动量守恒和动能公式计算。
关键点:
- 弹性碰撞中总动能始终守恒,与质量无关。
- 非弹性碰撞需先通过动量守恒求碰撞后共同速度,再计算总动能。
第(1)题
完全弹性碰撞
- 动量守恒:碰撞前后总动量相等。
- 动能守恒:碰撞前后总动能相等。
- 初始总动能为 $E_k$(仅物体A有动能),碰撞后总动能仍为 $E_k$。
第(2)题
完全非弹性碰撞
- 动量守恒:
$m_A v_A + m_B v_B = (m_A + m_B)v_{\text{共}}$
代入 $m_A = 2m_B$,$v_B = 0$,得:
$2m_B v_A = 3m_B v_{\text{共}} \implies v_{\text{共}} = \frac{2}{3}v_A$ - 总动能计算:
$E_{\text{总}} = \frac{1}{2}(m_A + m_B)v_{\text{共}}^2 = \frac{1}{2}(3m_B)\left(\frac{2}{3}v_A\right)^2 = \frac{2}{3} \cdot \frac{1}{2}(2m_B)v_A^2 = \frac{2}{3}E_k$