2019-2020年高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课后训练 新人教版选修3-5.doc

2019-2020年高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课后训练 新人教版选修3-5基础巩固1.在光滑水平面上，动能为E0、动量的大小为p0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反。将碰撞后球1的动能和动量的大小分别记为E1、p1，球2的动能和动量的大小分别记为E2、p2，则必有()AE1E0Bp1p0CE2E0 Dp2p02如图所示，P物体与一个连着弹簧的Q物体正碰，碰撞后P物体静止，Q物体以P物体碰撞前速度v离开，已知P与Q质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，下列的结论中正确的应是()AP的速度恰好为零BP与Q具有相同速度CQ刚开始运动 DQ的速度等于v3半径相等的两个小球甲和乙，在光滑水平面上沿同一直线相向运动，若甲球的质量大于乙球的质量，碰撞前两球的动能相等，则碰撞后两球的运动状态可能是()A甲球的速度为零而乙球的速度不为零B乙球的速度为零而甲球的速度不为零C两球速度均不为零D两球的速度方向均与原方向相反，两球的动能仍相等4在光滑的水平面上，有A、B两球沿同一直线向右运动，如图所示。已知碰撞前两球的动量分别为pA12 kgm/s，pB13 kgm/s。碰撞后它们的动量变化pA、pB有可能的是()ApA3 kgm/s，pB3 kgm/sBpA4 kgm/s，pB4 kgm/sCpA5 kgm/s，pB5 kgm/sDpA24 kgm/s，pB24 kgm/s5如图所示的三个小球的质量都为m，B、C两球用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上，A球以速度v0沿B、C两球球心的连线向B球运动，碰后A、B两球粘在一起。问：(1)A、B两球刚刚粘合在一起时的速度是多大？(2)弹簧压缩至最短时三个小球的速度是多大？61930年科学家用放射性物质中产生的粒子轰击铍时，产生了一种看不见的、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，测出碰撞后氢核速度是3.3107 m/s，该未知粒子跟静止的氮核正碰，测出碰撞后氮核速度是4.7106 m/s。已知氢核质量是mH，氮核质量是1.4 mH，假定上述碰撞是弹性碰撞，求未知粒子的质量。能力提升7下面是一个物理演示实验，它显示：图中自由下落的物体A和B经反弹后，B能上升到比初始位置高得多的地方。A是某种材料做成的实心球，质量m10.28 kg，在其顶部的凹坑中插着质量m20.10 kg的木棍B。B只是松松地插在凹坑中，其下端与坑底之间有小空隙，将此装置从A下端离地板的高度H1.25 m处由静止释放。实验中，A触地后在极短的时间内反弹，且其速度大小不变；接着木棍B脱离A开始上升，而球A恰好停留在地板上。求木棍B上升的高度，重力加速度g取10 m/s2。8如图所示，一根细绳质量不计，长1 m，能承受的最大拉力为13 N，一端固定在天花板上，另一端系一质量为0.6 kg的小球A，整个装置处于静止状态。质量为0.2 kg的小球B以水平速度v与A碰撞后粘为一体，若要保证绳子不断，小球B的速度v最大为多少？(g取10 m/s2)9用轻弹簧相连的质量均为m2 kg的A、B两物体都以v6 m/s 的速度在光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量M4 kg的物体C静止在前方，如图所示。B与C碰撞后二者粘在一起运动，在以后的运动中，求：(1)当弹簧的弹性势能最大时物体A的速度。(2)弹性势能的最大值。10如图所示，长木板ab的b端固定一挡板，木板连同挡板的质量为M4.0 kg，a、b间距离s2.0 m，木板位于光滑水平面上，在木板a端有一小物块，其质量m1.0 kg，小物块与木板间的动摩擦因数0.10，它们都处于静止状态，现令小物块以初速度v04.0 m/s沿木板向前滑动，直到和挡板相碰。碰撞后，小物块恰好回到a端而不脱离木板，求碰撞过程中损失的机械能。(g取10 m/s2)参考答案1. 答案：ABD点拨：球1与球2碰撞，碰撞前后的动能关系应为E0E1E2。因此E1E0，E2E0，选项A正确，C不正确。由p，结合E1E0，可知p1p0，选项B正确。设球1初动量方向为正方向，由动量守恒定律得：p0p1p2，所以p2p0p1，可见p2p0，选项D正确。2. 答案：B点拨：P物体接触弹簧后，在弹簧弹力的作用下，P做减速运动，Q物体做加速运动，P、Q间的距离减小，当P、Q两物体速度相等时，弹簧被压缩到最短，所以B正确，A、C错误。由于作用过程中动量守恒，设速度相等时速度为v，则mv(mm)v，所以弹簧被压缩至最短时，P、Q的速度v，故D错误。3. 答案：AC点拨：由题可知Ek甲Ek乙，且m甲m乙，所以由p知p甲p乙，又甲、乙相向运动，所以碰撞前后系统的总动量与甲原运动方向相同。A项中甲球速度为零，而乙球反向弹回，总动量方向不变，A正确。B项中乙球速度为零，甲球反向弹回，系统的总动量方向与原来相反，B错。C项不违背动量守恒，C正确。D项系统总动量方向与原来相反，D错。4. 答案：AC点拨：乍一看四个选项均遵守原则一，即有pApB0。这些选项是否都对呢？考虑原则三，由于本题是追赶碰撞，物理情景可行性必有vAvB，vBvB，所以有pB0，因而pA0，可将B选项排除。再由原则二得解得可以得出：|vA|vA|即vAvAvA式各量减去vA再乘以mA得2pApA0由式排除D选项。检验选项A、C，可知同时满足三个原则，故本题的答案应为A、C。5. 答案：(1)(2)点拨：(1)在A、B碰撞的过程中弹簧的压缩量是极其微小的，产生弹力可完全忽略，即C球并没有参与作用，因此A、B两球组成的系统所受合外力为零，动量守恒。所以v0的方向为动量的正方向，则有：mv02mv1，解得v1v0/2。(2)粘合在一起的A、B两球向右运动，压缩弹簧，由于弹力的作用，C球被加速，速度由零开始增大，而A、B两球被减速，速度逐渐减小，当三球相对静止时弹簧最短，此时三球速度相等。在这一过程中，三球构成的系统动量守恒，有：2mv13mv2，解得v2。6. 答案：1.15mH点拨：设未知粒子质量为m，初速度为v，与氢核碰撞后速度为v，根据动量守恒和动能守恒有mvmvmHvH联立解得vHv同理，对于该粒子与氮核碰撞有vN联立解得m1.15mH这种未知粒子质量跟氢核质量差不多。(即中子)7. 答案：4.05 m点拨：根据题意，A碰地板后，反弹速度的大小等于它下落到地板时速度的大小，即：v1A刚反弹后，速度向上，立刻与下落的B碰撞，碰前B的速度大小为v2由题意，碰后A速度为0，以v2表示B上升的速度，根据动量守恒定律有：m1v1m2v2m2v2令h表示B上升的高度，有：h联立以上各式并代入数据得：h4.05 m。8. 答案：10 m/s点拨：设A、B粘在一起时速度为v共，由牛顿第二定律得FT(mAmB)g解得v共2.5 m/sB与A碰撞动量守恒：mBv(mAmB)v共解得v10 m/s。9. 点拨：(1)当弹簧的压缩量最大时，弹性势能最大，此时A、B、C的速度相等，由动量守恒定律得2mv(2mM)v1v13 m/s即A的速度为3 m/s。(2)由动量守恒定律得B、C碰撞时mv(mM)v2v22 m/s由能量守恒可得解得Ep12 J。答案：(1)3 m/s(2)12 J10. 答案：2.4 J点拨：把两物体看成一个系统，对整个系统利用能量守恒。设物块和木板最后的共同速度为v，由动量守恒定律有：mv0(Mm)v设碰撞过程中损失的机械能为E，由于物块在木板上滑动使系统损失的机械能为2mgs(根据摩擦力与相对位移的乘积等于系统损失的机械能)，则由能量守恒可得E2mgs可得E2mgs2mgs2.4 J。