Question

如圖3所示，在質(zhì)量為M的小車中掛有一單擺，擺球的質(zhì)量為m₀，小車和單擺以恒定的速度v沿光滑水平地面運(yùn)動(dòng)，與位于正對(duì)面的質(zhì)量為m的靜止木塊發(fā)生碰撞，碰撞的時(shí)間極短.在此碰撞過(guò)程中，下列哪個(gè)或哪些說(shuō)法是可能發(fā)生的(　　)

圖3

A.小車、木塊、擺球的速度都發(fā)生變化，分別變?yōu)?i>v₁、v₂、v₃，滿足(M＋m₀)v=Mv₁＋mv₂＋mv₃

B.擺球的速度不變，小車和木塊的速度變?yōu)?i>v₁和v₂，滿足Mv=Mv₁＋mv₂

C.擺球的速度不變，小車和木塊的速度都變?yōu)?i>v′，滿足Mv=(M＋m)v′?

D.小車和擺球的速度都變?yōu)?i>v₁，木塊的速度變?yōu)?i>v₂，滿足(M＋m₀)v=(M＋m₀)v₁+mv₂

Answer 1

BC

解析:

顯然,此題涉及到的研究對(duì)象有三個(gè):小車、木塊及小球.在生活中，這樣的碰撞給人的感覺比較常見的是碰后三個(gè)速度各不相等，這樣我們很容易列出選項(xiàng)A中的方程.而這個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的,原因是沒有抓住題設(shè)條件或碰撞的特點(diǎn),那就是“時(shí)間極短”,我們注意到:小車與木塊的作用是直接進(jìn)行的,而擺球與小車的作用是通過(guò)繩子進(jìn)行的.在小車與木塊相互作用時(shí),繩子還是豎直的,擺球水平方向的速度不會(huì)有任何改變,只有當(dāng)小車與木塊碰完后,小車與擺球的速度不再相等,擺球相對(duì)小車擺動(dòng)時(shí),繩子傾斜,小球受到繩子水平方向的分力作用速度才會(huì)改變,所以在碰撞瞬間,小球速度仍保持不變,這樣選項(xiàng)B、C均有可能.本題選項(xiàng)為BC.