高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课时训练 新人教版选修3-5(2021年最新整理)
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高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课时训练 新人教版选修3-5
1 高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课时训练 新人教版选修3-5
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高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课时训练 新人教版选修3-5
2 4 碰撞
1．如图所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，轻杆另一端挂在小车支架的O点．用手将小球拉至水平，此时小车静止于光滑水平面上，放手让小球摆下与B处固定的油泥碰击后粘在一起,则小车将（ )
A．向右运动 B．向左运动
C．静止不动 D．小球下摆时，车向左运动后又静止
解析： 根据动量守恒,小球下落时速度向右，小车向左；小球静止，小车也静止．
答案： D
2．如图所示的装置中,木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短．现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统),则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（ ）
A．动量守恒、机械能守恒 B．动量不守恒、机械能不守恒
C．动量守恒、机械能不守恒 D．动量不守恒、机械能守恒
解析： 在子弹射入木块时,存在剧烈摩擦作用，有一部分能量将转化为内能，机械能不守恒．实际上，在子弹射入木块这一瞬间过程，取子弹与木块为系统则可认为动量守恒(此瞬间弹簧尚未形变）．子弹射入木块后木块压缩弹簧过程中，机械能守恒，但动量不守恒（墙壁对弹簧的作用力是系统外力，且外力不等于零)．若以子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统)，从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短时，弹簧固定端墙壁对弹簧有外力作用，因此动量不守恒．故正确答案为B．
答案: B
3．两球A、B在光滑水平面上沿同一直线，同一方向运动，mA＝1 kg，mB＝2 kg,vA＝6 m/s，vB＝2 m/s．当A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是( ） 高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课时训练 新人教版选修3-5
3 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： 虽然题中四个选项均满足动量守恒定律，但A、D两项中，碰后A的速度vA′大于B的速度vB′,不符合实际，即A、D项均错误；C项中，两球碰后的总动能Ek后＝12mAvA′2＋错误!mBvB′＝57 J，大于碰前的总动能Ek前＝22 J，违背了能量守恒，所以C项错；而B项既符合实际情况,也不违背能量守恒，所以B项对．
答案： B
4．在一条直线上相向运动的甲、乙两个小球，它们的动能相等,已知甲球的质量大于乙球的质量，它们正碰后可能发生的情况是（ )
A．甲球停下，乙球反向运动
B．甲球反向运动，乙球停下
C．甲、乙两球都反向运动
D．甲、乙两球都反向运动，且动能仍相等
解析： 由p2＝2mEk知，甲球的动量大于乙球的动量，所以总动量的方向应为甲球初动量的方向，因此选项A、C正确．
答案： AC
5．质量为m的小球A，在光滑的水平面上以速度v与静止在光滑水平面上的质量为2m的小球B发生正碰，碰撞后，A球的动能变为原来的19，那么碰撞后B球的速度大小可能是( )
A．错误!v B．错误!v
C．错误!v D．错误!v
解析： 设A球碰后速度为vA，依题意得错误!mv错误!＝错误!×错误!mv2，解得vA＝错误!v,碰后A的速度有两种可能，因此由动量守恒定律得mv＝m×错误!v＋2mvB或mv＝－m×错误!v＋2mvB，解得vB＝错误!v或vB＝错误!v．
答案： AB
6．如图所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度v0水平地滑至车的上表面，若车表面足够长，则（ ) 高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课时训练 新人教版选修3-5
4
A．木块的最终速度为错误!v0
B．由于车表面粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守桓
C．车表面越粗糙,木块减少的动量越多
D．车表面越粗糙，小车获得的动量越多
解析： 由m和M组成的系统水平方向动量守恒易得A正确；m和M动量的变化与小车上表面的粗糙程度无关，因为车表面足够长,最终各自的动量与摩擦力大小无关．
答案： A
7．在光滑的水平面上有a、b两球,其质量分别为ma、mb，两球在t时刻发生正碰,两球在碰撞前后的速度图象如图所示．下列关系正确的是（ ）
A．ma〉mb B．ma〈mb
C．ma＝mb D．无法判断
解析： 由v－t图象知,两球碰撞前a球运动，b球静止，碰后a球反弹，b球沿a球原来的运动方向运动，由动量守恒定律得mava＝－mav′a＋mbvb，所以错误!＝错误!<1，故有ma〈mb，选B．
答案： B
8．质量为1 kg的小球A以8 m/s的速率沿光滑水平面运动,与质量为3 kg的静止小球B发生正碰后,A、B两小球的速率vA和vB可能为( )
A．vA＝5 m/s B．vA＝－3 m/s
C．vB＝1 m/s D．vB＝6 m/s
解析： 若A、B发生弹性碰撞,则动量和机械能均守恒，mAv0＝mAvA＋mBvB及错误!mAv错误!＝错误!mAv错误!＋错误!mBv错误!，解得vA＝错误!v0＝－4 m/s，vB＝错误!v0＝4 m/s．
若A、B发生完全非弹性碰撞，则仅动量守恒，mAv0＝(mA＋mB)v，解得v＝错误!v0＝2 m/s．故A的速度范围－4 m/s≤vA≤2 m/s,小球B的速度范围2 m/s≤vB≤4 m/s，B正确．
答案： B 高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课时训练 新人教版选修3-5
5 9．质量为M的物块以速度v运动，与质量为m的静止物块发生正碰,碰撞后两者的动量正好相等．两者质量之比M/m可能为( ）
A．2 B．3
C．4 D．5
解析： 设碰撞结束M的速度为v1,m的速度为v2，碰撞过程动量守恒，Mv＝Mv1＋mv2,由题意Mv1＝mv2,碰撞过程能量遵循错误!Mv2≥错误!Mv错误!＋错误!mv错误!，解以上三式得M/m≤3．
答案： AB
10．如图所示,长l为0．8 m的细绳，一端固定于O点，另一端系一个质量为m1＝0．2 kg的球．将球提起使细绳处于水平位置时无初速度释放．当球摆至最低点时，恰与放在光滑水平桌面边缘的质量为m2＝1 kg的铁块正碰，碰后小球以2 m/s的速度弹回．若光滑桌面距地面高度h＝1．25 m,铁块落地点距桌边的水平距离多大？(g取10 m/s2）
解析： 根据机械能守恒定律，先求小球与铁块相碰前的速度,m1gl＝错误!m1v2，v＝错误!＝4 m/s．再运用动量守恒定律，求出球与铁块相碰后铁块的速度v2，m1v＝m1v1＋m2v2,v2＝错误!（v－v1），因为小球是被弹回的，故取v1＝－2 m/s，代入上式可求得v2＝1．2 m/s．由平抛公式可求得铁块的水平射程：x＝v2 错误!＝0．6 m．
答案: 0．6 m
11．如图甲所示,在光滑水平面上的两小球发生正碰．小球的质量分别为m1和m2．图乙为它们碰撞前后的x－t(位移-时间）图象．已知m1＝0．1 kg．由此可以判断( ）
A．碰前m2静止，m1向右运动
B．碰后m2和m1都向右运动
C．m2＝0．3 kg
D．碰撞过程中系统损失了0．4 J的机械能
解析： 分析图象可知，碰前m2处在位移为8 m的位置静止，m1位移均匀增大，速度v1＝错误! m/s＝4 m/s向右,碰撞以后：v′1＝错误!＝－2 m/s，v2＝错误! m/s＝2 m/s，动量守恒：高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课时训练 新人教版选修3-5
6 m1v1＝m1v′1＋m2v2得:m2＝0．3 kg,碰撞损失的机械能：ΔEk＝错误!m1v错误!－(错误!m1v′错误!＋12m2v错误!)＝0,故正确答案应选A、C．
答案： AC
12．一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示．图中ab为粗糙的水平面,长度为L；bc为一光滑斜面,斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接．现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止．重力加速度为g．求：木块在ab段受到的摩擦力Ff．
解析: 木块m和物体P组成的系统在相互作用过程中遵守动量守恒、能量守恒．
以木块开始运动至在斜面上上升到最大高度为研究过程，当木块上升到最高点时两者具有相同的速度，根据动量守恒，有
mv0＝（2m＋m)v ①
根据能量守恒，有
错误!mv错误!＝错误!（2m＋m）v2＋FfL＋mgh ②
联立①②得Ff＝错误!－错误!＝错误!．
答案： 错误!
