Question

為了模擬宇宙大爆炸的情況，科學家們使兩個帶正電的重離子被加速后，沿同一條直線相向運動而發(fā)生猛烈碰撞．若要使碰撞前的動能盡可能多地轉化為內(nèi)能，應設法使離子在碰撞前的瞬間具有：（ ）
A．相同的速率
B．大小相同的動量
C．相同的質(zhì)量
D．相同的動能

Answer 1

【答案】分析：為了使碰撞前后盡可能多的動能轉化為內(nèi)能，則根據(jù)碰撞規(guī)律可知，碰撞后兩粒子粘在一起，則損失的動能最多，又據(jù)E_K=，可知碰撞后粒子的總動量越小，則粒子的動能也越�。�
    為了使碰撞后粒子的動量盡可能小，根據(jù)動量守恒定律可知，碰撞前如果系統(tǒng)的總動量為零，則碰撞后系統(tǒng)的總動量為零，要使兩個帶正電的重離子如果在碰撞前具有大小相等、方向相反的動量，則碰撞后系統(tǒng)的總動量為零，粒子的動能近似為零．
解答：解：碰撞后盡可能多的動能轉化為內(nèi)能，也就是在碰撞過程中損失的機械能盡可能多，在完全非彈性碰撞中，碰撞后兩粒子粘在一起時，粒子損失的機械能最多．而在碰撞過程中遵循動量守恒定律可知，碰撞前系統(tǒng)的總動量為零，則碰撞后系統(tǒng)的總動量亦為零，所以本題關鍵是設法使這兩個重離子在碰撞前瞬間具有大小相等方向相反的動量，這樣可以保證碰撞后粒子的動能最小，從而使更多的動能轉化為內(nèi)能．
故選B．
點評：本題考查了碰撞中能量損失問題．碰撞中損失的動能最多就是碰撞后兩物體粘在一起的這種碰撞，具有大小相等、方向相反的動量的粒子相碰后兩粒子速度為零，動能全部轉化為內(nèi)能．