Question

4．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沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，如图所示，碰撞的时间极短，在碰撞过程中，下列情况可能发生的是（　　）

• A． 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
• B． 小车、木块、摆球的速度都发生变化分别为v₁、v₂、v₃，满足（M+m₀）v=Mv₁+mv₂+m₀v₃
• C． 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
• D． 摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v′，满足Mv=（M+m）v′

Answer 1

分析 在小车和木块碰撞的过程中，由于碰撞时间极短，小车和木块组成的系统动量守恒，摆球在瞬间速度不变．

解答 解：AB、在碰撞过程中，由于惯性，摆球的速度不变．故AB错误．
C、摆球的速度不变，小车和木块组成的系统动量守恒，若碰后小车和木块的速度变v₁和v₂，取向右为正方向，根据动量守恒有：Mv=mv₁+mv₂．故C正确．
D、摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v′，取向右为正方向，根据动量守恒定律有：Mv=（M+m）v′．故D正确．
故选：CD

点评 解决本题的关键合理选择研究对象，知道在碰撞的瞬间前后摆球的速度不变，没有参与碰撞，明确小车和木块组成的系统动量守恒．