题目
质量为1(kg)的小球以4(m/s)的速度与质量为2(kg)的静止小球正碰,关于碰后的速度({v)_(1)}^prime 和({v)_(2)}^prime ,下面哪些是可能正确的( )A. ({v)_(1)}^prime =({v)_(2)}^prime =(4)/(3)(m/s)B. ({v)_(1)}^prime =3(m/s),({v)_(2)}^prime =0.5(m/s)C. ({v)_(1)}^prime =1(m/s),({v)_(2)}^prime =3(m/s)D. ({v)_(1)}^prime =-1(m/s),({v)_(2)}^prime =2.5(m/s)
质量为$1\text{kg}$的小球以$4\text{m/s}$的速度与质量为$2\text{kg}$的静止小球正碰,关于碰后的速度${{v}_{1}}^{\prime }$和${{v}_{2}}^{\prime }$,下面哪些是可能正确的( )
A. ${{v}_{1}}^{\prime }={{v}_{2}}^{\prime }=\frac{4}{3}\text{m/s}$
B. ${{v}_{1}}^{\prime }=3\text{m/s}$,${{v}_{2}}^{\prime }=0.5\text{m/s}$
C. ${{v}_{1}}^{\prime }=1\text{m/s}$,${{v}_{2}}^{\prime }=3\text{m/s}$
D. ${{v}_{1}}^{\prime }=-1\text{m/s}$,${{v}_{2}}^{\prime }=2.5\text{m/s}$
题目解答
答案
AD
A. ${{v}_{1}}^{\prime }={{v}_{2}}^{\prime }=\frac{4}{3}\text{m/s}$
D. ${{v}_{1}}^{\prime }=-1\text{m/s}$,${{v}_{2}}^{\prime }=2.5\text{m/s}$
A. ${{v}_{1}}^{\prime }={{v}_{2}}^{\prime }=\frac{4}{3}\text{m/s}$
D. ${{v}_{1}}^{\prime }=-1\text{m/s}$,${{v}_{2}}^{\prime }=2.5\text{m/s}$
解析
步骤 1:动量守恒定律
根据动量守恒定律,碰撞前后系统的总动量保持不变。设小球1和小球2的质量分别为$m_1$和$m_2$,碰撞前的速度分别为$v_1$和$v_2$,碰撞后的速度分别为$v_1'$和$v_2'$。则有:
$$m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v_1' + m_2v_2'$$
步骤 2:动能守恒定律
如果碰撞是完全弹性碰撞,那么碰撞前后系统的总动能也保持不变。则有:
$$\frac{1}{2}m_1v_1^2 + \frac{1}{2}m_2v_2^2 = \frac{1}{2}m_1v_1'^2 + \frac{1}{2}m_2v_2'^2$$
步骤 3:代入已知条件
根据题目,$m_1 = 1\text{kg}$,$m_2 = 2\text{kg}$,$v_1 = 4\text{m/s}$,$v_2 = 0\text{m/s}$。将这些值代入动量守恒和动能守恒的方程中,可以求解出$v_1'$和$v_2'$的可能值。
步骤 4:验证选项
将每个选项中的$v_1'$和$v_2'$代入动量守恒和动能守恒的方程中,验证是否满足这两个方程。
根据动量守恒定律,碰撞前后系统的总动量保持不变。设小球1和小球2的质量分别为$m_1$和$m_2$,碰撞前的速度分别为$v_1$和$v_2$,碰撞后的速度分别为$v_1'$和$v_2'$。则有:
$$m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v_1' + m_2v_2'$$
步骤 2:动能守恒定律
如果碰撞是完全弹性碰撞,那么碰撞前后系统的总动能也保持不变。则有:
$$\frac{1}{2}m_1v_1^2 + \frac{1}{2}m_2v_2^2 = \frac{1}{2}m_1v_1'^2 + \frac{1}{2}m_2v_2'^2$$
步骤 3:代入已知条件
根据题目,$m_1 = 1\text{kg}$,$m_2 = 2\text{kg}$,$v_1 = 4\text{m/s}$,$v_2 = 0\text{m/s}$。将这些值代入动量守恒和动能守恒的方程中,可以求解出$v_1'$和$v_2'$的可能值。
步骤 4:验证选项
将每个选项中的$v_1'$和$v_2'$代入动量守恒和动能守恒的方程中,验证是否满足这两个方程。