在纳米技术中需要移动式修补原子.必须使在不停地做热运动的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间．在此华裔诺贝尔物理奖得主朱棣文发明了“激光致冷技术．若把原子和入射光子看成两个小球.则“激光致冷与下述力学模型类似．一质量为M的小球A以速度v0水平向右运动.如图所示.一个动量大小为P的小球B水平向左射向小球A并与之� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

在纳米技术中需要移动式修补原子，必须使在不停地做热运动（速率约几百米每秒）的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间．在此华裔诺贝尔物理奖得主朱棣文发明了“激光致冷”技术．若把原子和入射光子看成两个小球，则“激光致冷”与下述力学模型类似．一质量为M的小球A以速度v₀水平向右运动，如图所示，一个动量大小为P的小球B水平向左射向小球A并与之发生碰撞，当两球形变量最大时，形变量突然被锁定一段时间△T，然后突然解除锁定使小球B以大小相同的动量p水平向右弹出．紧接着小球B再次以大小为p的动量水平向左射向小球A，如此不断重复上述过程，小球B每次射入时动量大小为p，弹出时动量大小也为p，最终小球A将停止运动．设地面光滑，除锁定时间△T外，其他时间均可不计．求：
（1）小球B第一次入射后再弹出时，小球A的速度大小和这一过程中小球A动能的减少量．
（2）从小球B第一次入射开始到小球A停止运动所经历的时间．

分析：（1）小球射入小车和从小车中弹出的过程中，小球和小车所组成的系统动量守恒，由动量守恒定律列式可求得小车的速度大小．并能求小车动能的减少量；
（2）小球第二次入射和弹出的过程小球和小车所组成的系统动量守恒．由动量守恒定律得出小球被弹出时小车的速度，运用归纳法分析得出小球重复入射和弹出的次数n．即求出从小球第一次入射开始到小车停止运动所经历的时间．

解答：解：（1）小球B射入和弹出的过程中，小球B与小球A组成的系统动量守恒，
mv₀-p=mv′₁
mv′₁=mv₁+p
由以上两式，可得：v₁=v₀-

此过程中小球A动能的减少量为：△E_k=

=2p（v₀-

）
（2）、小球第二次入射和弹出的过程及以后重复进行的过程中，小球B与小球A组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律，得：
mv₁-p=mv′₂
mv′₂=mv₂+P
由以上两式，可得：
v₂=v₁--

=v₀-2×

同理可推得：v_n=v₀-n×

要使小球A车停下来，即v_n=0
小球B重复入射和弹出的次数为：n=

mv0

小球A停止运动所经历的时间为：t=n×△T=

mv0

△T
答：（1）小球B第一次入射后再弹出时，小球A的速度大小和这一过程中小球A动能的减少量是2p（v₀-

）．
（2）从小球B第一次入射开始到小球A停止运动所经历的时间是

mv0

△T．

点评：本题用小球与带有弹簧碰撞的模型模拟“激光制冷”，要善于建立模型，研究过程，关键要运用归纳法得到小车的速度表达式．

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（2008?茂名模拟）在纳米技术中需要移动或修补原子，必须使在不停地做热运动（速率约几百米每秒）的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间，为此已发明了“激光制令”的技术，若把原子和入射光分别类比为一辆小车和一个小球，则“激光制冷”与下述的力学模型很类似．
一辆质量为m的小车（一侧固定一轻弹簧），如图所示以速度v₀水平向右运动，一个动量大小为p，质量可以忽略的小球水平向左射入小车并压缩弹簧至最短，接着被锁定一段时间△T，再解除锁定使小球以大小相同的动量p水平向右弹出，紧接着不断重复上述过程，最终小车将停下来，设地面和车厢均为光滑，除锁定时间△T外，不计小球在小车上运动和弹簧压缩、伸长的时间．求：
（1）小球第一次入射后再弹出时，小车的速度大小和这一过程中小车动能的减少量；
（2）从小球第一次入射开始到小车停止运动所经历的时间．

（9分）在纳米技术中需要移动或修补原子，必须使不停地做热运动（速率约几百米每秒）的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间，为此已发明了“激光制冷”的技术，若把原子和入射光分别类比为一辆小车和一个小球，则“激光制冷”与下述的力学模型很类似。一辆质量为ｍ的小车（一侧固定一轻弹簧），如图所示以速度v₀水平向右运动。一个动量大小为ｐ，质量可以忽略的小球先向左射入小车，然后以大小相同的动量ｐ被轻弹簧水平向右弹出，紧接着不断重复上述过程，最终小车将停下来。设地面和车厢均光滑，除锁定时间△Ｔ外，不计小球在小车上运动和弹簧压缩、伸长的时间。求：

（1）小球第一次入射后再弹出时，小车的速度的大小和这一次过程中小车动能的减少量；

（2）从小球第一次入射开始到小车停止运动所经历的时间。

在纳米技术中需要移动或修补原子，必须使在不停地做热运动(速率约几百米每秒)的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间，为此已发明了“激光致冷”技术．若把原子和入射光子分别类比为一辆小车和一个小球，则“激光致冷”与下述的模型很类似．

　一辆质量为m的小车(一侧固定一轻弹簧)，如图所示，以速度v₀水平向右运动，一动量大小为p，质量可以忽略的小球水平向左射入小车并压缩弹簧至最短，接着被锁定一定时间ΔT，再解除锁定使小球以大小相同的动量p水平向右弹出，紧接着不断重复上述过程，最终小车将停下来．设地面和车厢均为光滑，除锁定时间ΔT外．不计小球在小车上运动和弹簧压缩、伸长的时间，求：

(1)小球第一次入射后再弹出时，小车的速度的大小和这一过程中小车动能的减少量；

(2)从小球第一次入射开始到小车停止运动所经历的时间．

在纳米技术中需要移动或修补原子，必须使在不停地做热运动（速率约几百米每秒）的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间，为此已发明了“激光致冷”的技术。若把原子和入射光子分别类比为一辆小车和一个小球，则“激光致冷”与下述的力学模型很相似。

一辆质量为m的小车（一侧固定一轻弹簧），如图所示以速度V₀水平向右运动，一个动量大小为p，质量可以忽略的小球水平向左射入小车并压缩弹簧至最短，接着被锁定一段时间△T，再解除锁定使小球以大小相同的动量P水平向右弹出，紧接着不断重复上述过程，最终小车将停下来。设地面和车厢均为光滑，除锁定时间△T外，不计小球在小车上运动和弹簧压缩、伸长的时间。求：

（1）小球第一次入射后再弹出时，小车的速度的大小和这一过程中小车动能的减少量。

（2）从小球第一次入射开始到小车停止运动所经历的时间。

在纳米技术中需要移动或修补原子，必须使在不停地做热运动（速率约几百米每秒）的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间，为此已发明了“激光制令”的技术，若把原子和入射光分别类比为一辆小车和一个小球，则“激光制冷”与下述的力学模型很类似．
一辆质量为m的小车（一侧固定一轻弹簧），如图所示以速度v水平向右运动，一个动量大小为p，质量可以忽略的小球水平向左射入小车并压缩弹簧至最短，接着被锁定一段时间△T，再解除锁定使小球以大小相同的动量p水平向右弹出，紧接着不断重复上述过程，最终小车将停下来，设地面和车厢均为光滑，除锁定时间△T外，不计小球在小车上运动和弹簧压缩、伸长的时间．求：
（1）小球第一次入射后再弹出时，小车的速度大小和这一过程中小车动能的减少量；
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