113分科測驗物理 第16題 詳解

在新款車的碰撞安全測試中，一輛質量為 $2000\ \mathrm{kg}$ 的汽車，以等速度 $72\ \mathrm{km/h}$（$20\ \mathrm{m/s}$）在水平地面上直線前進，和質量為 $1000\ \mathrm{kg}$ 的靜止箱形障礙物發生一維非彈性正向碰撞，碰撞後箱形障礙物被向前彈開，汽車車頭內凹但仍持續向前行進。假設空氣阻力與地面摩擦力可忽略。在此碰撞過程中，速度感測器測得碰撞開始後汽車速率與時間的關係如圖 6 所示。將開始碰撞的時間記為 $0.0$ 秒，則下列敘述哪些正確？
(A) 在0.5秒後，汽車與障礙物分離
(B) 在0.5秒後，汽車動能減少一半
(C) 在0.5秒後，障礙物速率為 $20\ \mathrm{m/s}$
(D) 在0.5秒內，汽車平均加速度量值為 $10\ \mathrm{m/s^2}$
(E) 在0.5秒後，汽車與障礙物的總動能減少 $1\times10^5\ \mathrm{J}$