碰撞问题

力学A 档L3近3年考频 4 次

常见题型:choice、fill、short

碰撞问题 - 动量

考法聚焦

典型例题

例题 1

在光滑水平面上,质量为mA = 2 kg的小球A以速度vA = 4 m/s向右运动,与静止的质量为mB = 1 kg的小球B发生碰撞。碰撞后,A球速度变为vA' = 1 m/s,方向向右。求:(1) B球碰撞后的速度大小和方向;(2) 判断该碰撞是否为弹性碰撞,并说明理由。

解答

(1) 由动量守恒:mAvA + 0 = mAvA' + mBvB',代入数据得:2×4 = 2×1 + 1×vB',解得vB' = 6 m/s,方向向右。
(2) 碰撞前总动能Ek = $\frac{1}{2}$ × 2 × 4^2 = 16 J;碰撞后总动能Ek' = $\frac{1}{2}$ × 2 × 1^2 + $\frac{1}{2}$ × 1 × 6^2 = 1 + 18 = 19 J。由于Ek' > Ek,动能增加,说明碰撞过程中有外力做功(如内部爆炸或弹簧释放),因此不是弹性碰撞,属于非弹性碰撞。

解析:

本题考查动量守恒定律的应用及碰撞类型的判断。第一步,以两球为系统,水平面光滑,系统动量守恒。取向右为正方向,由动量守恒定律列方程求解B球速度。第二步,计算碰撞前后系统总动能,比较是否相等:若相等则为弹性碰撞,否则为非弹性碰撞。

要点:

  • 正确选取正方向,注意速度矢量的符号
  • 碰撞类型判断的依据是动能是否守恒,计算时注意单位统一

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