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人教版物理选修3-5 16.4碰撞跟踪训练一、不定项选择题（下列题目选型中有一个或多个选项是满足题意的）1．在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是（）A．若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开B．若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行C．若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开D．若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行2．矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v水平射向滑块，若射击下层，子弹刚好不射出，若射击上层，则子弹刚好能射进一半厚度，如图所示，上述两种情况相比较()A．子弹对滑块做功一样多B．子弹对滑块做的功不一样多C．系统产生的热量一样多D．系统产生的热量不一样多3．如图，大小相同的摆球和的质量分别为和，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触。
现将摆球向左拉开一小角度后释放。
若两球的碰撞是弹性的，下列判断正确的是（）A．第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等B．第一次碰撞后的瞬间，两球的动量大小相等C．第一次碰撞后，两球的最大摆角相同D．第一次碰撞后的瞬间，两球的动能大小相等4．如图，半径为R、质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，将质量也为m的小球从距A点正上方h高处由静止释放，小球自由落体后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为34h，则()A．小球和小车组成的系统动量守恒B．小车向左运动的最大距离为1 2 RC．小球离开小车后做竖直上抛运动D．小球第二次能上升的最大高度13 24 h h h<<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．13v B．23v C．49v D．89v6．质量为和的滑块用轻弹簧连接，以恒定的速度沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为的静止滑块发生碰撞，如图所示，碰撞时间极短，在此过程中，下列情况可能发生的是（）A ．、、速度均发生变化，分别为、、，而且满足B．的速度不变，和的速度变为和，而且满足C．的速度不变，和的速度都变为，且满足D．、、速度均发生变化，、速度都变为，的速度变为，且满足7．游乐场上，两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞，此后，两车以共同的速度运动；设甲同学和他的车的总质量为150 kg，碰撞前向右运动，速度的大小为4.5 m/s，乙同学和他的车的总质量为200 kg，碰撞前向左运动，速度的大小为4.25 m/s，则碰撞后两车共同的运动速度为(取向右为正方向) ( )A．1 m/sB．0.5 m/sC．－1 m/sD．－0.5 m/s8．质量为m1=1kg和m2(未知)的两个物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间不计,其x t-(位移—时间)图象如图所示,则可知碰撞属于( )A．非弹性碰撞B．弹性碰撞C．完全非弹性碰撞D．条件不足,不能确定9．甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是P甲=5kg·m/s，P乙=7kg·m/s，甲追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为P乙'=10kg·m/s，则两球质量m甲与m的关系可能是（）乙A．m甲=m乙B．m乙=2m甲C．m乙=4m甲D．m乙=6m甲10．一中子与一质量数为A（A>1）的原子核发生弹性正碰。
第十六章动量守恒定律新课标要求1．内容标准（1）探究物体弹性碰撞的一些特点。
知道弹性碰撞和非弹性碰撞。
（2）通过实验，理解动量和动量守恒定律。
能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题。
知道动量守恒定律的普遍意义。
例1 火箭的发射利用了反冲现象。
例2 收集资料，了解中子是怎样发现的。
讨论动量守恒定律在其中的作用。
（3）通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。
2．活动建议制作“水火箭”。
新课程学习16．4 碰撞★新课标要求（一）知识与技能1．认识弹性碰撞与非弹性碰撞，认识对心碰撞与非对心碰撞2．了解微粒的散射（二）过程与方法通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否，体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。
（三）情感、态度与价值观感受不同碰撞的区别，培养学生勇于探索的精神。
★教学重点用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题★教学难点对各种碰撞问题的理解．★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课碰撞过程是物体之间相互作用时间非常短暂的一种特殊过程，因而碰撞具有如下特点：1．碰撞过程中动量守恒．提问：守恒的原因是什么？（因相互作用时间短暂，因此一般满足F内>>F外的条件）2．碰撞过程中，物体没有宏观的位移，但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变．3．碰撞过程中，系统的总动能只能不变或减少，不可能增加．提问：碰撞中，总动能减少最多的情况是什么？（在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多）熟练掌握碰撞的特点，并解决实际的物理问题，是学习动量守恒定律的基本要求．（二）进行新课一、弹性碰撞和非弹性碰撞1．弹性碰撞在弹性力作用下，碰撞过程只产生机械能的转移，系统内无机械能的损失的碰撞，称为弹性碰撞。
举例：通常情况下的钢球、玻璃球等坚硬物体之间的碰撞及分子、原子等之间的碰撞皆可视为弹性碰撞。
分析：物体m1以速度v1与原来静止的物体m2碰撞，若碰撞后他们的速度分别为v1/、v2/。
高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）4碰撞(时间：60分钟)难度及题号考查知识点及角度基础中档稍难碰撞问题1、23、4、5动量与能量的综合67、8、9综合提升1011知识点一碰撞问题1．下列关于碰撞的理解正确的是()．A．碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程B．在碰撞现象中，一般内力都远远大于外力，所以可以认为碰撞时系统的总动量守恒C．如果碰撞过程中机械能也守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞D．微观粒子的碰撞由于不发生直接接触，所以不满足动量守恒的条件，不能应用动量守恒定律求解解析碰撞过程中机械能守恒的碰撞为弹性碰撞，C错．动量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一，不仅低速、宏观物体的运动遵守这一规律，而且高速、微观物体的运动也遵守这一规律，D错．答案AB2．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＝2mE k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的初动量的方向，可以判断A、C正确．答案AC3．(2013·南通高二检测)两个球沿直线相向运动，碰撞后两球都静止．则可以推断碰撞前()．A．碰撞前两个球的动量一定相等B．两个球的质量一定相等C．碰撞前两个球的速度一定相等D．碰撞前两个球的动量大小相等，方向相反解析两球碰撞过程动量守恒，由于碰撞后两球都静止，总动量为零，故碰撞前两个球的动量大小相等，方向相反，A错误，D正确；两球的质量是否相等不确定，故碰撞前两个球的速度是否相等也不确定，B、C错误．答案 D图16-4-74．如图16-4-7所示，在质量为M的小车中挂着一单摆，摆球质量为m0，小车和单摆以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正前方的质量为m的静止的木块发生碰撞，碰撞的时间极短．在此碰撞过程中，下列情况可能发生的是()．A．小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3，满足(M＋m0)v＝M v1＋m v2＋m0v3B．摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v1和v2，满足M v＝M v1＋m v2 C．摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为u，满足M v＝(M＋m)uD．小车和摆球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足(M＋m0)v＝(M＋m0)v1＋m v2解析小车与木块碰撞，且碰撞时间极短，因此相互作用只发生在木块和小车之间，悬挂的摆球在水平方向未受到力的作用，故摆球在水平方向的动量未发生变化，即摆球的速度在小车与木块碰撞过程中始终不变，由此可知A 和D两种情况不可能发生；选项B的说法对应于小车和木块碰撞后又分开的情况，选项C的说法对应于小车和木块碰撞后粘在一起的情况，两种情况都有可能发生．故选项B、C正确．答案BC5．(2013·衡水高二检测)在光滑的水平面上有a、b两球，其质量分别为m a、m b，两球在t0时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球在碰撞前后的速度—时间图象如图16-4-8所示，下列关系式正确的是()．图16-4-8A．m a>m b B．m a<m bC．m a＝m b D．无法判断解析由图象知，a球以初速度与原来静止的b球碰撞，碰后a球反弹且速度小于初速度．根据碰撞规律知，a球质量小于b球质量．答案 B知识点二动量与能量的综合图16-4-96．如图16-4-9所示，木块A、B的质量均为2 kg，置于光滑水平面上，B与一轻质弹簧的一端相连，弹簧的另一端固定在竖直挡板上，当A以4 m/s的速度向B撞击时，由于有橡皮泥而粘在一起运动，那么弹簧被压缩到最短时，弹簧具有的弹性势能大小为()．A．4 J B．8 J C．16 J D．32 J解析A、B在碰撞过程中动量守恒，碰后粘在一起共同压缩弹簧的过程中机械能守恒．由碰撞过程中动量守恒得m A v A＝(m A＋m B)v，代入数据解得v＝m A v A m A＋m B ＝2 m/s，所以碰后A、B及弹簧组成的系统的机械能为12(m A＋m B)v2＝8 J，当弹簧被压缩至最短时，系统的动能为0，只有弹性势能，由机械能守恒得此时弹簧的弹性势能为8 J.答案 B图16-4-107．A、B两物体在水平面上相向运动，其中物体A的质量为m A＝4 kg，两球发生相互作用前后的运动情况如图16-4-10所示．则：(1)由图可知A、B两物体在________时刻发生碰撞，B物体的质量为m B＝________kg.(2)碰撞过程中，系统的机械能损失多少？解析(1)由图象知，在t＝2 s时刻A、B相撞，碰撞前后，A、B的速度：v A＝Δx At＝－42m/s＝－2 m/sv B＝Δx Bt＝62m/s＝3 m/sv AB ＝Δx AB t ＝22 m/s ＝1 m/s 由动量守恒定律有：m A v A ＋m B v B ＝(m A ＋m B )v AB ，解得m B ＝6 kg (2)碰撞过程损失的机械能：ΔE ＝12m A v 2A ＋12m B v 2B －12(m A ＋m B )v 2AB ＝30 J. 答案 (1)2 s 6 (2)30 J图16-4-118．如图16-4-11所示，在冰壶世锦赛上中国队以8∶6战胜瑞典队，收获了第一 个世锦赛冠军，队长王冰玉在最后一投中，将质量为19 kg 的冰壶推出，运动一段时间后以0.4 m/s 的速度正碰静止的瑞典冰壶，然后中国队冰壶以0.1 m/s 的速度继续向前滑向大本营中心．若两冰壶质量相等，求： (1)瑞典队冰壶获得的速度．(2)试判断两冰壶之间的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞． 解析 (1)由动量守恒定律知m v 1＝m v 2＋m v 3① 将v 1＝0.4 m/s ，v 2＝0.1 m/s 代入上式得： v 3＝0.3 m/s.②(2)碰撞前的动能E 1＝12m v 21＝0.08m ，碰撞后两冰壶的总动能E 2＝12m v 22＋12m v 23＝0.05m ③因为E 1＞E 2，所以两冰壶间的碰撞为非弹性碰撞．④ 答案 (1)0.3 m/s (2)非弹性碰撞9．1930年，科学家用放射性物质中产生的α粒子轰击铍时，产生了一种看不见 但贯穿能力极强的不带电未知粒子．该未知粒子跟静止的氢核正碰，测出碰撞后氢核的速度是3.3×107 m/s ，该未知粒子跟静止的氮核正碰，测出碰撞后氮核的速度是4.7×106 m/s.已知氢核质量是m H，氮核质量是14m H，假定上述碰撞是弹性碰撞，求未知粒子的质量．解析设未知粒子的质量为m，初速度为v，与氢核碰撞后的速度为v′，根据动量守恒定律和动能的关系有m v＝m v′＋m H v H①12m v 2＝12m v′2＋12m Hv2H②联立①②两式解得v H＝2mm＋m Hv③同理，对于该粒子与氮核的碰撞，有v N＝2mm＋14m Hv④联立③④两式解得m＝14v N－v Hv H－v N m H＝1.16m H.答案 1.16m H图16-4-1210．如图16-4-12所示，abc是光滑的轨道，其中ab是水平的，bc为与ab相切的位于竖直平面内的半圆，半径R＝0.30 m．质量m＝0.20 kg的小球A静止在轨道上，另一质量M＝0.60 kg、速度为v0＝5.5 m/s的小球B与小球A正碰．已知相碰后小球A经过半圆的最高点c落到轨道上距b点为L＝42R处，重力加速度g取10 m/s2，求：碰撞结束时，小球A和B的速度的大小．解析A球平抛，L＝v c t＝v c 4Rg，故：v c＝Lg4R，由机械能守恒知：12m v2c＋2mgR＝12m v2A，得碰撞结束时，小球A速度：v A＝6 m/s，由动量守恒：M v0＝m v A＋M v B，小球B速度：v B＝3.5 m/s. 答案见解析图16-4-1311．一质量为2m 的物体P 静止于光滑水平地面上，其截面如图16-4-13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v 0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： (1)木块在ab 段受到的摩擦力f ； (2)木块最后距a 点的距离s .解析 (1)木块向左滑到最高点时，系统有共同速度v ， 由动量守恒：m v 0＝(m ＋2m )v ①由功能关系：12m v 20－12(m ＋2m )v 2＝fL ＋mgh ② 联立①②两式解得： f ＝m (v 20－3gh )3L③(2)整个过程，由功能关系得： 12m v 20－12(m ＋2m )v 2＝fx ④ 木块最后距a 点的距离 s ＝2L －x ⑤ 联立解得： s ＝2L －v 20L v 20－3gh.答案 (1)m (v 20－3gh )3L (2)2L －v 20Lv 20－3gh。
