Question

介子有兩個夸克構成，而夸克之間的相互作用相當復雜．研究介子可通過用高能電子與之作非彈性碰撞來進行．由于碰撞過程難于分析，為掌握其主要內涵，人們發展了一種簡化了的“分粒子”模型．其主要內容為：電子只和介子的某部分（比如其中一個夸克）作彈性碰撞．碰撞后的夸克再經過介子內的相互作用把能量和動量傳給整個介子．
該物理現象可用下面的典型模型來描述如圖所示：一個質量為M及動能為E的電子，與介子的一個質量為m₁的夸克作彈性碰撞，介子里另一個夸克的質量為m₂（m₁≠m₂），夸克間以一無質量的彈簧相連．碰撞前夸克處于靜止狀態，彈簧處于靜止狀態，彈簧處于自然長度L．所有運動都是一維的，忽略一切相對論效應．則碰撞后運動過程中夸克m₂可能具有的動能為（ ）

A．
B．E_k=E
C．E
D．E

Answer 1

【答案】分析：以電子和夸克m₁組成的系統為研究對象，由動量守恒定律和能量守恒定律列出等式表示出m₁的速度．
m₁和m₂作用過程中，彈簧第一次恢復原長時m₂的動能最大，由動量守恒定律和能量守恒定律列出等式求解．
解答：解：以電子和夸克m₁組成的系統為研究對象．       
設碰撞前電子的速度為V，碰撞后電子的速度為V₁，夸克m₁的速度為V₂
       由動量守恒定律可知：
      Mv=Mv+m₁v₁
       由于發生彈性碰撞，碰撞前后系統動能不變
     M=Mv²+m₁
     M=E
     v₁=
m₁和m₂作用過程中，彈簧第一次恢復原長時m₂的動能最大，
由動量守恒定律可知：
m₁v₁=m₁v′₁+m₂v₂，
根據能量守恒得：m₁=m₁+m₂
解得：v₂=
所以m₁的夸克的最大動能是E_k=m₂
解得：E_k=E，故B正確，ACD錯誤
故選B．
點評：該題綜合運用動量守恒定律和能量守恒定律來解答，要清楚不同過程中不同的研究對象．