Question

為了模擬宇宙大爆炸的情況，科學(xué)家們使兩個(gè)帶正電的重離子被加速后，沿同一條直線相向運(yùn)動(dòng)而發(fā)生猛烈碰撞．若要使碰撞前的動(dòng)能盡可能多地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，應(yīng)設(shè)法使離子在碰撞前的瞬間具有：（ ）
A．相同的速率
B．大小相同的動(dòng)量
C．相同的質(zhì)量
D．相同的動(dòng)能

Answer 1

【答案】分析：為了使碰撞前后盡可能多的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則根據(jù)碰撞規(guī)律可知，碰撞后兩粒子粘在一起，則損失的動(dòng)能最多，又據(jù)E_K=，可知碰撞后粒子的總動(dòng)量越小，則粒子的動(dòng)能也越小．
    為了使碰撞后粒子的動(dòng)量盡可能小，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，碰撞前如果系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，則碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，要使兩個(gè)帶正電的重離子如果在碰撞前具有大小相等、方向相反的動(dòng)量，則碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，粒子的動(dòng)能近似為零．
解答：解：碰撞后盡可能多的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，也就是在碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能盡可能多，在完全非彈性碰撞中，碰撞后兩粒子粘在一起時(shí)，粒子損失的機(jī)械能最多．而在碰撞過(guò)程中遵循動(dòng)量守恒定律可知，碰撞前系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，則碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)量亦為零，所以本題關(guān)鍵是設(shè)法使這兩個(gè)重離子在碰撞前瞬間具有大小相等方向相反的動(dòng)量，這樣可以保證碰撞后粒子的動(dòng)能最小，從而使更多的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
故選B．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了碰撞中能量損失問(wèn)題．碰撞中損失的動(dòng)能最多就是碰撞后兩物體粘在一起的這種碰撞，具有大小相等、方向相反的動(dòng)量的粒子相碰后兩粒子速度為零，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．