Question

介子有两个夸克构成，而夸克之间的相互作用相当复杂．研究介子可通过用高能电子与之作非弹性碰撞来进行．由于碰撞过程难于分析，为掌握其主要内涵，人们发展了一种简化了的“分粒子”模型．其主要内容为：电子只和介子的某部分（比如其中一个夸克）作弹性碰撞．碰撞后的夸克再经过介子内的相互作用把能量和动量传给整个介子．
该物理现象可用下面的典型模型来描述如图所示：一个质量为M及动能为E的电子，与介子的一个质量为m₁的夸克作弹性碰撞，介子里另一个夸克的质量为m₂（m₁≠m₂），夸克间以一无质量的弹簧相连．碰撞前夸克处于静止状态，弹簧处于静止状态，弹簧处于自然长度L．所有运动都是一维的，忽略一切相对论效应．则碰撞后运动过程中夸克m₂可能具有的动能为（ ）

A．
B．E_k=E
C．E
D．E

Answer

以电子和夸克m1组成的系统为研究对象，由动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作用过程中，弹簧第一次恢复原长时m2的动能最大，由动量守恒定律和能量守恒定律列出等式求解．
【解析】
以电子和夸克m1组成的系统为研究对象．       
设碰撞前电子的速度为V，碰撞后电子的速度为V1，夸克m1的速度为V2
       由动量守恒定律可知：
      Mv=Mv+m1v1
       由于发生弹性碰撞，碰撞前后系统动能不变
     M=Mv2+m1
     M=E
     v1=
m1和m2作用过程中，弹簧第一次恢复原长时m2的动能最大，
由动量守恒定律可知：
m1v1=m1v′1+m2v2，
根据能量守恒得：m1=m1+m2
解得：v2=
所以m1的夸克的最大动能是Ek=m2
解得：Ek=E，故B正确，ACD错误
故选B．