Question

如图3所示，在质量为M的小车中挂有一单摆，摆球的质量为m₀，小车和单摆以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞的时间极短.在此碰撞过程中，下列哪个或哪些说法是可能发生的(　　)

图3

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)v=Mv₁＋mv₂＋mv₃

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

C.摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v′，满足Mv=(M＋m)v′?

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

Answer 1

BC

解析:

显然,此题涉及到的研究对象有三个:小车、木块及小球.在生活中，这样的碰撞给人的感觉比较常见的是碰后三个速度各不相等，这样我们很容易列出选项A中的方程.而这个选项是错误的,原因是没有抓住题设条件或碰撞的特点,那就是“时间极短”,我们注意到:小车与木块的作用是直接进行的,而摆球与小车的作用是通过绳子进行的.在小车与木块相互作用时,绳子还是竖直的,摆球水平方向的速度不会有任何改变,只有当小车与木块碰完后,小车与摆球的速度不再相等,摆球相对小车摆动时,绳子倾斜,小球受到绳子水平方向的分力作用速度才会改变,所以在碰撞瞬间,小球速度仍保持不变,这样选项B、C均有可能.本题选项为BC.