Question

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．E_k=E
C．E
D．E

Answer 1

【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E_k=m₂
解得：E_k=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．