Question

在納米技術中需要移動或修補原子，必須使在不停地做熱運動(速率約幾百米每秒)的原子幾乎靜止下來且能在一個小的空間區域內停留一段時間，為此已發明了“激光致冷”的技術．若把原子和入射光子分別類比為一輛小車和一個小球，則“激光致冷”與下述的力學模型很類似．一輛質量為m的小車(一側固定一輕彈簧)，如圖所示以速度v₀水平向右運動，一個動量大小為P，質量可以忽略的小球水平向左射入小車并壓縮彈簧至最短，接著被鎖定一段時間ΔT，再解除鎖定使小球以大小相同的動量P水平向右彈出，緊接著不斷重復上述過程，最終小車將停下來．設地面和車廂均為光滑，除鎖定時間ΔT外，不計小球在小車上運動和彈簧壓縮、伸長的時間．

求：

(1)小球第一次入射后再彈出時，小車的速度的大小和這一過程中小車動能的減少量；

(2)從小球第一次入射開始到小車停止運動所經歷的時間．

Answer 1

答案：
解析：

解析：(1)設小球第一次入射后再彈出時，小車的速度為 v1，由動量守恒mv0-P＝mv1＋P                                                                     ① 　　解得v1＝v0-，動能減少ΔEk＝Mv02-Mv12＝． 　　(2)設小球入射n次后速度為零，由動量守恒： 　　mv0-2nP＝0                                                            ② 　　解得n＝ 　　因每次鎖定時間為ΔT，故總時間t＝nRT＝ΔT 　　答案：(1)v1＝v0－  ΔEk＝ 　　(2)t＝ΔT 　　小結：小球每射入、釋放一次，小車的動量改變均為2P，而動能改變不同，因此求入射次數時，不能用n＝． 　　引申：求小球從第一次入射開始到小車停止，小車的總位移． 　　答案：S＝ΔT

提示：