2019年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 碰撞雙基限時(shí)練 新人教版選修3-5.doc
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2019年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 碰撞雙基限時(shí)練 新人教版選修3-5 1．一顆水平飛來的子彈射入一個(gè)原來懸掛在天花板下靜止的沙袋并留在其中和沙袋一起上擺，關(guān)于子彈與沙袋組成的系統(tǒng)，下列說法正確的是( ) A．子彈射入沙袋的過程中系統(tǒng)動(dòng)量和機(jī)械能都守恒 B．子彈射入沙袋的過程中系統(tǒng)動(dòng)量和機(jī)械能都不守恒 C．共同上擺階段動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒 D．共同上擺階段動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒 解析 子彈和沙袋組成的系統(tǒng)，在子彈打入沙袋的過程中，子彈和沙袋在水平方向的動(dòng)量守恒，但機(jī)械能不守恒，共同上擺過程中動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒，故D選項(xiàng)正確． 答案 D 2．(多選題)兩個(gè)物體在光滑水平面上發(fā)生正碰，可能發(fā)生的現(xiàn)象是( ) A．質(zhì)量大的物體動(dòng)量變化大 B．兩個(gè)物體動(dòng)量變化大小相等，方向相反 C．一個(gè)物體的速度減小，另一個(gè)物體的速度增加 D．質(zhì)量小的物體速度變化大 解析 兩物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，即Δp＝－Δp′，故B、C、D選項(xiàng)正確． 答案 BCD 3．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(dòng)，發(fā)生了碰撞．已知碰撞后，甲滑塊靜止不動(dòng)，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 解析 由動(dòng)量守恒3mv－mv＝0＋mv′，所以v′＝2v .碰前總動(dòng)能：Ek＝3mv2＋mv2＝2mv2，碰后總動(dòng)能：Ek′＝mv′2＝2mv2，Ek＝Ek′，所以A對(duì)． 答案 A 4．(多選題)質(zhì)量為m的小球A，沿光滑水平面以速度v0與質(zhì)量為2m的靜止的小球B發(fā)生正碰，碰后A球速度大小變?yōu)樵瓉淼模敲葱∏駼的速度可能值為( ) A.v0 B.v0 C.v0 D.v0 解析 由動(dòng)量守恒定律，得mv0＝mv0＋2mv 得v＝v0，或mv0＝－mv0＋2mv，得v＝v0 并且可驗(yàn)證兩種情況中動(dòng)能不增加，故A、B選項(xiàng)正確． 答案 AB 5．科學(xué)家試圖模擬宇宙大爆炸初的情景，他們使兩個(gè)帶正電的不同重離子經(jīng)加速后，沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)而發(fā)生猛烈碰撞，為了使碰前的動(dòng)能盡可能多地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，關(guān)鍵是設(shè)法使這兩個(gè)重離子在碰撞前的瞬間具有相同大小的( ) A．速率 B．質(zhì)量 C．動(dòng)量 D．動(dòng)能 解析 碰撞滿足動(dòng)量守恒，只有碰前兩重離子的動(dòng)量大小相等方向相反，系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，碰后系統(tǒng)的動(dòng)能為零，系統(tǒng)的動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，故C選項(xiàng)正確． 答案 C 6．在光滑水平面上有兩個(gè)相同的彈性小球A、B，質(zhì)量都是m，現(xiàn)A球向B球運(yùn)動(dòng)，B球靜止，發(fā)生正碰，已知碰撞過程中總機(jī)械能守恒，兩球壓縮最緊時(shí)的彈性勢(shì)能為Ep，則碰撞前A的速度等于( ) A. B. C．2 D．2 解析 兩球壓縮最緊時(shí)速度相等，由動(dòng)量守恒mvA＝2mv① 彈性勢(shì)能Ep＝mv－2mv2② 由①②聯(lián)立得vA＝2 . 答案 C 7．在光滑的水平面上，有a、b兩球，其質(zhì)量分別為ma、mb，兩球在t0時(shí)刻發(fā)生正碰，并且在碰撞過程中無機(jī)械能損失，兩球在碰撞后的速度圖象如圖所示，下列關(guān)系正確的是( ) A．ma＞mb B．ma＜mb C．ma＝mb D．無法判斷 解析 由題圖知a球以初速度與原來靜止的b球碰撞，碰后a球反彈，且速度小于a的初速度大小，根據(jù)碰撞規(guī)律有：mava＝mava′＋mbvb′和mv′＝mav′＋mbv′，可得va′＝va，vb′＝va，因va′＜0，所以ma＜mb，故B正確． 答案 B 8．兩球A、B在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng)，mA＝1 kg，mB＝2 kg，vA＝6 m/s，vB＝2 m/s，當(dāng)球A追上B并發(fā)生碰撞后，兩球A、B速度的可能值是(取兩球碰撞前的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?( ) A．vA′＝5 m/s，vB′＝2.5 m/s B．vA′＝2 m/s，vB′＝4 m/s C．vA′＝－4 m/s，vB′＝7 m/s D．vA′＝7 m/s，vB′＝1.5 m/s 解析 對(duì)于A、D選項(xiàng)，碰撞后A的速度仍大于B球的速度，顯然不符合實(shí)際；C項(xiàng)雖滿足動(dòng)量守恒，但碰撞后的總動(dòng)能大于碰撞前的總動(dòng)能．故只有B項(xiàng)正確． 答案 B 9．(多選題)矩形滑塊由不同材料的上、下兩層粘合在一起，將其放在光滑水平面上，如圖所示，質(zhì)量為m的子彈以速度v水平射向滑塊，若子彈擊中上層，子彈剛好不穿出；若子彈擊中下層，則子彈整個(gè)剛好嵌入，由此可知( ) A．子彈射中上層時(shí)對(duì)滑塊做功多 B．兩次子彈對(duì)滑塊做的功一樣多 C．子彈射中上層系統(tǒng)產(chǎn)生熱量多 D．子彈與下層之間的摩擦力較大 解析 兩次射擊，子彈與滑塊間都滿足動(dòng)量守恒，最后兩滑塊及子彈以相同的速度共同運(yùn)動(dòng)．則可知兩滑塊動(dòng)能增加量相同，即兩次射擊子彈對(duì)滑塊做功一樣多，故B選項(xiàng)正確，系統(tǒng)損失機(jī)械能也一樣多，故產(chǎn)生熱量也一樣多，產(chǎn)生的熱量等于摩擦力和子彈與滑塊相對(duì)位移的乘積，故D選項(xiàng)正確． 答案 BD 10．三塊相同的木塊A、B、C，自同一高度由靜止開始下落，其中B在開始下落時(shí)被一個(gè)水平飛來的子彈擊中并嵌入其中，木塊C在下落一半高度時(shí)被水平飛來的一子彈擊中并嵌入其中，若三個(gè)木塊下落到地面的時(shí)間分別為tA、tB、tC，則( ) A．tA＝tB＝tC B．tA＜tB＜tC C．tA＝tB＜tC D．tA＜tB＝tC 解析 木塊A做自由落體運(yùn)動(dòng)，木塊B被子彈擊中做平拋運(yùn)動(dòng)，木塊C在子彈擊中瞬間豎直方向動(dòng)量守恒．Mv＝(m＋M)v′，即v′＜v，故tA＝tB＜tC. 答案 C 11．質(zhì)量為1 kg的物體m1，以某一初速度在水平面上滑行，過一段時(shí)間后與m2發(fā)生碰撞．其位移隨時(shí)間變化的情況如圖所示，求m2的質(zhì)量． 解析 通過位移—時(shí)間圖象，挖掘出兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的信息——碰撞前、后兩個(gè)物體的速度，形成物理情景，運(yùn)用動(dòng)量守恒定律求解． 位移－時(shí)間圖象的斜率表示物體運(yùn)動(dòng)的速度，由各段直線的斜率知碰前m1勻速運(yùn)動(dòng)，v1＝4 m/s，m2靜止，碰后兩者粘合在一起共同做勻速運(yùn)動(dòng)，v＝1 m/s，由m1v1＝(m1＋m2)v，得m2＝3 kg. 答案 3 kg 12．如圖所示，質(zhì)量為M的木塊靜置于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m、速度為v0的子彈水平射入木塊且未擊穿．設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力恒為F，求： (1)射入過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為多少？木塊的長度至少為多少時(shí)子彈才不會(huì)穿出？ (2)子彈在木塊中運(yùn)動(dòng)了多長時(shí)間？ 解析 (1)以m和M組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得mv0＝(m＋M)v，得v＝ 系統(tǒng)的動(dòng)能損失ΔE＝mv－(M＋m)v2 解得ΔE＝，損失機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能． 設(shè)木塊的位移為s，子彈相對(duì)木塊的位移為L 對(duì)m，由動(dòng)能定理，得 －F(s＋L)＝mv2－mv 對(duì)M，由動(dòng)能定理，得 Fs＝Mv2 聯(lián)立以上兩式，得FL＝mv－(M＋m)v2 即FL＝，得L＝. (2)以子彈為研究對(duì)象，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得 t＝＝. 答案 (1) (2) 13．如圖所示，水平地面上靜止放置著物塊B和C，相距l(xiāng)＝1.0 m．物塊A以速度v0＝10 m/s沿水平方向與B正碰．碰撞后A和B牢固地粘在一起向右運(yùn)動(dòng)，并再與C發(fā)生正碰，碰后瞬間C的速度v＝2.0 m/s.已知A和B的質(zhì)量均為m，C的質(zhì)量為A質(zhì)量的k倍，物塊與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.45.(設(shè)碰撞時(shí)間很短，g取10 m/s2) (1)計(jì)算與C碰撞前瞬間AB的速度； (2)根據(jù)AB與C的碰撞過程分析k的取值范圍，并討論與C碰撞后AB的可能運(yùn)動(dòng)方向． 解析 (1)設(shè)A、B碰撞后的速度為v1，A、B碰撞過程，由動(dòng)量守恒定律得mv0＝2mv1. 設(shè)與C碰撞前瞬間AB的速度為v2， 由動(dòng)能定理得－μ2mgl＝2mv－2mv， 聯(lián)立以上兩式得v2＝4 m/s. (2)若AB與C發(fā)生完全非彈性碰撞，由動(dòng)量守恒定律得2mv2＝(2＋k)mv，代入數(shù)據(jù)解得k＝2. 此時(shí)，AB的運(yùn)動(dòng)方向與C相同． 若AB與C發(fā)生彈性碰撞，由動(dòng)量守恒和能量守恒得 2mv2＝2mv3＋kmv 2mv＝2mv＋kmv2 聯(lián)立以上兩式得 v3＝v2 v＝v2 代入數(shù)據(jù)解得k＝6. 此時(shí)，AB的運(yùn)動(dòng)方向與C方向相反． 若AB與C發(fā)生碰撞后AB的速度為0，由動(dòng)量守恒定律得2mv2＝kmv，代入數(shù)據(jù)得k＝4. 綜上所述得2≤k＜4，AB的方向與C相同． 當(dāng)k＝4時(shí)，AB的速度為0. 當(dāng)4下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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