2019-2020年高中物理 第16章 第4節(jié) 碰撞同步練習(xí) 新人教版選修3-5.doc

2019-2020年高中物理 第16章 第4節(jié) 碰撞同步練習(xí) 新人教版選修3-5一、選擇題(13題為單選題，4、5題為多選題)1現(xiàn)有甲、乙兩滑塊，質(zhì)量分別為3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向運(yùn)動，發(fā)生了碰撞。已知碰撞后，甲滑塊靜止不動，那么這次碰撞是()A彈性碰撞B非彈性碰撞C完全非彈性碰撞D條件不足，無法確定答案：A解析：由動量守恒3mvmv0mv，所以v2v碰前總動能：Ek3mv2mv22mv2碰后總動能：Ekmv22mv2，EkEk，所以A對。2A、B兩物體發(fā)生正碰，碰撞前后物體A、B都在同一直線上運(yùn)動，其位移時間圖象如圖所示。由圖可知，物體A、B的質(zhì)量之比為()A11B12C13D31答案：C解析：由題圖象知：碰前vA4m/s，vB0。碰后vAvB1m/s，由動量守恒可知mAvA0mAvAmBvB，解得mB3mA，故選項(xiàng)C正確。3(日照市xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)一中子與一質(zhì)量數(shù)為A(A>1)的原子核發(fā)生彈性正碰。若碰前原子核靜止，則碰撞前與碰撞后中子的速率之比為()A.BC.D答案：A解析：設(shè)中子質(zhì)量為m，則原子核質(zhì)量為Am，由mvmv1Amv2，mv2mvAmv，得v1v所以，A對。4如圖所示，在光滑水平地面上有兩個完全相同的小球A和B，它們的質(zhì)量都為m?，F(xiàn)B球靜止，A球以速度v0與B球發(fā)生正碰，針對碰撞后的動能下列說法中正確的是()AB球動能的最大值是mvBB球動能的最大值是mvC系統(tǒng)動能的最小值是0D系統(tǒng)動能的最小值是mv答案：AD解析：當(dāng)兩球發(fā)生完全彈性碰撞時，A球靜止，B球的動能最大，A正確，B錯誤；當(dāng)兩球相碰后共同運(yùn)動時，損失的能量最多，系統(tǒng)動能最小，系統(tǒng)動能的最小值是mv，C、錯D對。5(湖北黃岡中學(xué)xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期中)在光滑水平面上，動能為E0、動量為p0的小鋼球1與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞，碰撞前后球1的運(yùn)動方向相反，將碰撞后球1的動能和動量大小分別記為E1、p1，球2 的動能和動量的大小分別記為E2、p2，則必有()AE1<E0Bp1<p0CE2>E0Dp2>p0答案：ABD解析：兩個鋼球組成的系統(tǒng)在碰撞過程中動量守恒，設(shè)鋼球1初動量的方向?yàn)檎较颍钟蓜恿渴睾愣傻茫簆0p2p1，可見p2>p0，故選項(xiàng)D正確。單從動量方面分析，p1可以大于p0，若如此必有碰后系統(tǒng)的動能增加，但對于碰撞問題碰撞后系統(tǒng)的動能不可能大于碰前系統(tǒng)的動能，因此E1E2E0，必有E1<E0，E2<E0，顯然選項(xiàng)A正確， 選項(xiàng)C錯誤。由動量的大小和動能的關(guān)系p，因?yàn)镋1<E0，得p1<p0，選項(xiàng)B正確。二、非選擇題6一個物體靜置于光滑水平面上，外面扣一質(zhì)量為M的盒子，如圖甲所示?，F(xiàn)給盒子一初速度v0，此后，盒子運(yùn)動的vt圖象呈周期性變化，如圖乙所示，據(jù)此可知盒內(nèi)物體的質(zhì)量是_。答案：M解析：設(shè)物體的質(zhì)量為m，t0時刻受盒子碰撞獲得速度v，根據(jù)動量守恒定律得：Mv0mv3t0時刻物體與盒子右壁碰撞使盒子速度又變?yōu)関0，說明物體速度變?yōu)榱?，且碰撞是彈性碰撞，由機(jī)械能守恒有：Mvmv2聯(lián)立解得mM7(河北正定中學(xué)xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期中)細(xì)線下吊著一個質(zhì)量為0.99kg的沙袋，構(gòu)成一個單擺，擺長為0.9m，一顆質(zhì)量為0.01kg的子彈水平射入沙袋并留在沙袋中，隨沙袋一起擺動。已知沙袋擺動時擺線的最大擺角是60，求子彈射入沙袋前的速度大小。答案：300m/s解析：子彈射入沙袋后，與沙袋一起從最低位置擺至最高位置的過程中，機(jī)械能守恒，設(shè)在最低位置時，子彈和沙袋的共同速度為v，則由機(jī)械能守恒定律可得：(mm0)v2(mm0)g(llcos)，設(shè)射入沙袋前子彈速度為v，射入后子彈和沙袋一起擺動的瞬間速度為v0，該過程中，系統(tǒng)動量守恒，選子彈的初速度方向?yàn)檎?，由動量守恒定律可得：mv0(mm0)v，代入數(shù)據(jù)解得：v0300m/s。8在光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的小球A以速率v0向右運(yùn)動，在小球A的前方O點(diǎn)有一質(zhì)量為m2的小球B處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A、B均向右運(yùn)動，小球B被Q處的墻壁彈回后與小球A在P點(diǎn)相遇，PQ1.5PO，假設(shè)小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰撞都是彈性的，求兩小球質(zhì)量之比m1/m2。答案：2解析：從兩小球碰撞后到它們再次相遇，小球A和B的速度大小保持不變，根據(jù)它們通過的路程，可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比為41。設(shè)碰撞后小球A和B的速度分別為v1和v2，在碰撞過程中動量守恒，碰撞前后動能相等。m1v0m1v1m2v2，m1vm1vm2v利用v2/v14，可解出2能力提升一、選擇題(1題為單選題，24題為多選題)1(河北邢臺一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)在光滑水平面上，有兩個小球A、B沿同一直線同向運(yùn)動(B在前)，已知碰前兩球的動量分別為pA12kgm/s、pB13kgm/s，碰后它們動量的變化分別為pA、pB。下列數(shù)值可能正確的是()ApA3kgm/s、pB3kgm/sBpA3kgm/s、pB3kgm/sCpA24kgm/s、pB24kgm/sDpA24kgm/s、pB24kgm/s答案：A解析：由題，碰撞后，兩球的動量方向都與原來方向相同，A的動量不可能沿原方向增大，故碰后它們動量的變化分別為pA<0，故B、D錯誤；根據(jù)碰撞過程動量守恒，如果pA3kgm/s、pB3kgm/s，所以碰后兩球的動量分別為pA9kgm/s、pB16kgm/s，根據(jù)碰撞過程總動能不增加，故A正確。根據(jù)碰撞過程動量守恒定律，如果pA24kgm/s、pB24kgm/s，所以碰后兩球的動量分別為pA12kgm/s、pB37kgm/s，可以看出，碰撞后A的動能不變，而B的動能增大，違反了能量守恒定律，故C錯誤，故選A。2(江西撫州市xxxx學(xué)年高二下學(xué)期四校聯(lián)考)在光滑水平面上，一質(zhì)量為m、速度大小為v的A球與質(zhì)量為2m靜止的B球發(fā)生正碰，碰撞可能是彈性的，也可能是非彈性的，則碰后B球的速度大小可能是()A0.7vB0.6vC0.4vD0.2v答案：BC解析：以兩球組成的系統(tǒng)為研究對象，以A球的初速度方向?yàn)檎较?，如果碰撞為彈性碰撞，由動量守恒定律得：mvmvA2mvB，由機(jī)械能守恒定律得：mv2mv2mv，解得：vAv，vBv，負(fù)號表示碰撞后A球反向彈回，如果碰撞為完全非彈性碰撞，以A球的初速度方向?yàn)檎较?，由動量守恒定律得：mv(m2m)vB，解得：vBv，則碰撞后B球的速度范圍是：v<vB<v，故BC正確，AD錯誤。3(河北刑臺一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)如圖甲所示，在光滑水平面上的兩小球發(fā)生正碰。小球的質(zhì)量分別為m1和m2。圖乙為它們碰撞前后的st(位移時間)圖象。已知m10.1kg。由此可以判斷()A碰前m2靜止，m1向右運(yùn)動B碰后m2和m1都向右運(yùn)動Cm20.3kgD碰撞過程中系統(tǒng)損失了0.4J的機(jī)械能答案：AC解析：由題中圖象可知，m1碰前速度v14m/s，碰后速度為v12 m/s，m2碰前速度v20，碰后的速度v22m/s，m1v1m2v2m1v1m2v2。代入數(shù)據(jù)解得：m20.3kg。所以A對，B錯，C對，兩物體組成的系統(tǒng)在碰撞過程中的機(jī)械能損失為：Em1vm2v0。所以碰撞過程是彈性碰撞。所以D錯。4.在質(zhì)量為M的小車中掛有一單擺，擺球的質(zhì)量為m0，小車(和單擺)以恒定的速度v沿光滑水平面運(yùn)動，與位于正對面的質(zhì)量為m的靜止木塊發(fā)生碰撞，如圖所示，碰撞的時間極短，在碰撞過程中，下列情況可能發(fā)生的是()A小車和擺球的速度都變?yōu)関1，木塊的速度變?yōu)関2，滿足(Mm0)v(Mm0)v1mv2B小車、木塊、擺球的速度都發(fā)生變化分別為v1、v2、v3，滿足(Mm0)vMv1mv2m0v3C擺球的速度不變，小車和木塊的速度變?yōu)関1和v2，滿足MvMv1mv2D擺球的速度不變，小車和木塊的速度變?yōu)関，滿足Mv(Mm)v答案：CD解析：由于小車與木塊發(fā)生碰撞的時間極短，碰撞時僅小車與木塊間發(fā)生相互作用，使小車與木塊的動量發(fā)生變化，而在這極短時間內(nèi)，擺球在水平方向并沒有通過繩發(fā)生相互作用，所以小車與木塊碰后瞬間，小球仍保持原來的速度而未來得及變化。因此小車與木塊碰撞剛結(jié)束時，球仍保持原來的速度，僅小車與木塊由于相互作用，各自動量發(fā)生改變，所以選項(xiàng)A、B是錯誤的。取小車(不包括擺球)和木塊為系統(tǒng)，碰撞前后動量定恒，但小車與木塊碰后可能分離，也可能結(jié)合在一起，所以選項(xiàng)C、D中兩情況都可能發(fā)生。二、非選擇題5.2015年3月18日，中國女子冰壺隊(duì)在世錦賽中收獲三連勝，圖為比賽中中國隊(duì)長王冰在最后一投中，將質(zhì)量為19 kg的冰壺拋出，運(yùn)動一段時間后以0.4 m/s的速度正碰靜止的瑞典冰壺，然后中國隊(duì)冰壺以0.1 m/s的速度繼續(xù)向前滑向大本營中心。若兩冰壺質(zhì)量相等。求：(1)瑞典隊(duì)冰壺獲得的速度。(2)試判斷兩冰壺之間的碰撞是彈性碰撞還是非彈性碰撞。答案：(1)0.3 m/s(2)非彈性碰撞解析：(1)由動量守恒定律知mv1mv2mv3將v10.4 m/s，v20.1 m/s代入上式得：v30.3 m/s。(2)碰撞前的動能E1mv0.08 m，碰撞后兩冰壺的總動能E2mvmv0.05 m因?yàn)镋1>E2，所以兩冰壺的碰撞為非彈性碰撞。6.(廣東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示，質(zhì)量為M的平板車P高為h，質(zhì)量為m的小物塊Q的大小不計(jì)，位于平板車的左端，系統(tǒng)原來靜止在光滑水平地面上，一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩長為R，一端懸于Q正上方高為R處，另一端系一質(zhì)量為m的小球(大小不計(jì))。今將小球拉至懸線與豎直位置成60角，由靜止釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)時與Q的碰撞時間極短，且無機(jī)械能損失，已知Q離開平板車時速度大小是平板車速度的兩倍，Q與P之間的動摩擦因數(shù)為，已知質(zhì)量Mm41，重力加速度為g，求：(1)小物塊Q離開平板車時，二者速度各為多大？(2)平板車P的長度為多少？(3)小物塊Q落地時與小車的水平距離為多少？答案：(1)(2)(3)解析：(1)設(shè)小球與Q碰前的速度為v0，小球下擺過程機(jī)械能守恒：mgR(1cos60)mvv0小球與Q進(jìn)行彈性碰撞，質(zhì)量又相等，二者交換速度。小物塊Q在平板車P上滑動的過程中，Q與P組成的系統(tǒng)動量守恒：mv0mv1Mv2其中v2v1，M4m，解得：v1，v2。(2)對系統(tǒng)由能量守恒：mvmvMvmgL，解得：L。(3)Q脫離P后做平拋運(yùn)動，由hgt2，解得：tQ落地時二者相距：s(v1v2)t。