Question

在质量为M的小车中挂着一个单摆，摆球的质量为m₀，小车(和单摆)以恒定的速度u沿光滑的水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞时间极短，在此碰撞过程中，下列哪些说法是可能发生的？ [ ]

　　A．小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v₁、v₂、v₃，满足：（M+m₀）u=Mv₁+mv₂+m_ov₃

　　B．摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v₁和v₂，满足：Mu=Mv₁+mv₂

　　C．摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v，满足：Mu=（M+m）v

　　D．小车和摆球的速度都变为v₁，木块的速度为v₂，满足：（M+m₀）u=（M+m₀）v₁+mv₂

Answer 1

BC

解析:

错解：选A，D。

　　选择A，D的一个共同原因，是认为在碰撞的过程中，单摆也参加了碰撞，选A是认为三者发生碰撞，因而各自有一个速度；而选D的同学认为，单摆与小车连在一起，所以两者的速度始终相同，所以，碰前和碰后的关系应满足（M+m₀）v = （M+m₀）v₁+mv₂

　　另外还有一种选择，即B，C中只选一种，原因我们放在后面再分析。

　　【正确解答】 由于碰撞时间极短，所以单摆相对小车没有发生摆动，即摆线对球的作用力原来是竖直向上的，现在还是竖直向上的，没有水平方向的分力，未改变小球的动量，实际上单摆没有参与这个碰撞过程，所以单摆的速度不发生变化，因此，选项中应排除A，D。

　　因为单摆的速度不变，所以，研究对象也选取小车和木块，水平方向动量守恒，由动量守恒定律

　　Mu = Mv₁+mv₂ 即为B选项。

　　由于题目中并没有提供在碰撞过程中能量变化关系，所以也有可能小车和木块合二而一。因此，C选项也是可能的。正确答案：选B，C。

　　【小结】 在解决如本题这种多个物体参与相互作用过程的题目时，要认真分析物体的受力情况，把没有参与作用的物体从多个对象中摘出去（如本题的单摆），这样可以避免选错研究对象。