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介子有两个夸克构成,而夸克之间的相互作用相当复杂.研究介子可通过用高能电子与之作非弹性碰撞来进行.由于碰撞过程难于分析,为掌握其主要内涵,人们发展了一种简化了的“分粒子”模型.其主要内容为:电子只和介子的某部分(比如其中一个夸克)作弹性碰撞.碰撞后的夸克再经过介子内的相互作用把能量和动量传给整个介子.
该物理现象可用下面的典型模型来描述如图所示:一个质量为M及动能为E的电子,与介子的一个质量为m1的夸克作弹性碰撞,介子里另一个夸克的质量为m2(m1≠m2),夸克间以一无质量的弹簧相连.碰撞前夸克处于静止状态,弹簧处于静止状态,弹簧处于自然长度L.所有运动都是一维的,忽略一切相对论效应.则碰撞后运动过程中夸克m2可能具有的动能为( )

A.
B.Ek=E
C.E
D.E
【答案】分析:以电子和夸克m1组成的系统为研究对象,由动量守恒定律和能量守恒定律列出等式表示出m1的速度.
m1和m2作用过程中,弹簧第一次恢复原长时m2的动能最大,由动量守恒定律和能量守恒定律列出等式求解.
解答:解:以电子和夸克m1组成的系统为研究对象.       
设碰撞前电子的速度为V,碰撞后电子的速度为V1,夸克m1的速度为V2
       由动量守恒定律可知:
      Mv=Mv+m1v1
       由于发生弹性碰撞,碰撞前后系统动能不变
     M=Mv2+m1
     M=E
     v1=
m1和m2作用过程中,弹簧第一次恢复原长时m2的动能最大,
由动量守恒定律可知:
m1v1=m1v′1+m2v2
根据能量守恒得:m1=m1+m2
解得:v2=
所以m1的夸克的最大动能是Ek=m2
解得:Ek=E,故B正确,ACD错误
故选B.
点评:该题综合运用动量守恒定律和能量守恒定律来解答,要清楚不同过程中不同的研究对象.
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科目:高中物理 来源: 题型:

介子有两个夸克构成,而夸克之间的相互作用相当复杂.研究介子可通过用高能电子与之作非弹性碰撞来进行.由于碰撞过程难于分析,为掌握其主要内涵,人们发展了一种简化了的“分粒子”模型.其主要内容为:电子只和介子的某部分(比如其中一个夸克)作弹性碰撞.碰撞后的夸克再经过介子内的相互作用把能量和动量传给整个介子.
该物理现象可用下面的典型模型来描述如图所示:一个质量为M及动能为E的电子,与介子的一个质量为m1的夸克作弹性碰撞,介子里另一个夸克的质量为m2(m1≠m2),夸克间以一无质量的弹簧相连.碰撞前夸克处于静止状态,弹簧处于静止状态,弹簧处于自然长度L.所有运动都是一维的,忽略一切相对论效应.则碰撞后运动过程中夸克m2可能具有的动能为(  )

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