Question

科学家们使两个带正电的重离子被加速后沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞，试图用此模拟宇宙大爆炸的情境．为了使碰撞前的动能尽可能多地转化为内能，关键是设法使这两个重离子在碰撞前的瞬间具有（　　）

A．相同的动能

B．相同的质量

C．相同大小的动量

D．相同的速率

Answer 1

分析：为了使碰撞前后尽可能多的动能转化为内能，则根据碰撞规律可知，碰撞后两粒子粘在一起，则损失的动能最多，又据EK=

P2

2m

，可知碰撞后粒子的总动量尽越小则粒子的动能亦越小．
    为了使碰撞后粒子的动量尽可能小，根据动量守恒定律可知，碰撞前如何系统的总动量为零，则碰撞后系统的总动量亦为零，要使两个带正电的重离子如果在碰撞前具有大小相同方向相反的动量，则碰撞后系统的总动量为零，粒子的动能近似为零．

解答：解：碰撞后尽可能多的动能转化为内能，也就是在碰撞过程中损失的机械能尽可能多，在完全非弹性碰撞中，碰撞后两粒子粘在一起时，粒子损失的机械能最多．而在碰撞过程中遵循动量守恒定律可知，碰撞前系统的总动量为零则碰撞后系统的总动量亦为零，所以本题关键是设法使这两个重离子在碰撞前瞬间具有大小相等方向相反的动量，这样可以保证碰撞后粒子的动能最小．
故选C

点评：这是一道物理竞赛题，目的是考查碰撞中能量损失问题．碰撞中损失的动能最多就是碰撞后两物体粘在一起的这种碰撞，具有相同大小方向相反的动量的粒子相碰后两粒子速度为零，动能全部转化为内能．