1.5弹性碰撞和非弹性碰撞提升练习(Word版含答案)

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名称 1.5弹性碰撞和非弹性碰撞提升练习(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 341.0KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-16 08:40:49

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文档简介

1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞 提升练习
一、单选题
1.满载A国公民的一航班在飞行途中神秘消失,A国推断航班遭到敌对国家劫持,政府立即调动大量海空军事力量进行搜救,并在第一时间紧急调动了21颗卫星参与搜寻,“调动”卫星的措施之一就是减小卫星环绕地球运动的轨道半径,降低卫星运行的高度,以有利于发现地面(或海洋)目标,下面说法正确的是(  )
A.轨道半径减小后,卫星的环绕重力势能增大
B.轨道半径减小后,卫星的环绕速度增大
C.轨道半径减小后,卫星的环绕机械能增大
D.轨道半径减小后,卫星的环绕周期增大
2.如图所示,轻质弹簧一端固定在倾角为的光滑斜面底部,另一端拴接一质量为m的小物块A,静止时物块位于P点。现将另一质量也为m的小物块B紧贴着物块A由静止释放,两物块一起运动到Q点时速度为v,若将小物块B从斜面上距P点为d的S点由静止释放,物块B运动到P点时与物块A粘在一起,两物块可视为质点,则两物块一起运动到Q点时的速度为(  )
A. B.
C. D.
3.如图所示,B、C、D、E、F五个球并排放置在光滑的水平面上,B、C、D、E四球质量相等,而F球质量小于B球质量,A球的质量等于F球质量,A球以速度v0向B球运动,所发生的碰撞均为弹性碰撞,则碰撞之后(  )
A.五个小球静止,一个小球运动
B.四个小球静止,两个小球运动
C.三个小球静止,三个小球运动
D.六个小球都运动
4.甲物体在光滑水平面上运动的速度为,与静止的乙物体相碰,碰撞过程中无机械能损失,下列结论不正确的是(  )
A.乙的质量等于甲的质量时,碰撞后乙的速度为
B.乙的质量远远小于甲的质量时,碰撞后乙的速率是
C.乙的质量远远大于甲的质量时,碰撞后甲的速率是
D.如果甲乙质量不等,碰撞后可能以共同速度一起运动
5.下列说法中正确的是(  )
A.跳高场上的软垫作用是为了减少运动员落地时受到的冲量
B.跳远时,跳在沙坑里比跳在水泥地上安全,这是由于人跳在沙坑的动量变化与跳在水泥地上的动量变化相同,但跳到沙坑上作用时间长平均作用力小
C.在高空中飞行的火箭,突然爆炸,由于火箭受到重力作用,所以火箭在爆炸过程中不能应用动量守恒定律进行分析
D.在列车编组站里,一辆车厢以一定的速度碰上另一辆静止的车厢碰后结合在一起运动,此过程中两辆车厢动能不变
6.如图所示,两个小物块、静止在光滑水平面上,它们之间由一根细线连接且夹着一个处于压缩状态的轻弹簧.烧断细线后,被弹出的小物块、在同一直线上运动,且弹簧与它们分离.、的质量分别是2kg和4kg,则下列判断正确的是
A.小物块与的速率之比为1:2
B.弹簧对小物块与所做的功的大小之比为2:1
C.弹簧对小物块与的冲量大小之比为2:1
D.小物块与的动能之比为1: 2
7.长为L、质量为M的木块静止在光滑水平面上.质量为m的子弹以水平速度射入木块并从中射出。已知从子弹射入到射出木块移动的距离为s,则子弹穿过木块所用的时间为(  )
A. B.
C. D.
8.如图所示,光滑的水平桌面上有一个内壁光滑的直线槽子,质量相等的A、B两球之间由一根长为L且不可伸长的轻绳相连,A球始终在槽内,其直径略小于槽的直径,B球放在水平桌面上.开始时刻A、B两球的位置连线垂直于槽,相距,某给B球一个平行于槽的速度v0,关于两球以后的运动,下列说法正确的是
A.绳子拉直前后,A、B两球组成的系统在平行于槽的方向动量守恒
B.绳子拉直后,A、B两球将以相同的速度平行于相的方向运动
C.绳子拉直的瞬间,B球的机械能的减少量等于A球机被能的增加量
D.绳子拉直的瞬间,B球的机械能的减少量小于A球机械能的增加量
9.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,在很长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
10.一弹簧枪对准以6m/s的速度沿光滑桌面迎面滑来的木块,发射一颗速度为12m/s的铅弹,铅弹射入木块后未穿出,木块继续向前运动,速度变为4m/s,如果想让木块停止运动,并假定铅弹射入木块后都不会穿出,则应再向木块迎面射入的铅弹数为(  )
A.3颗 B.4颗 C.5颗 D.6颗
二、多选题
11.如图甲,长木板A静放在光滑的水平面上,质量m =1 kg的物块B以v0=3m/s的速度滑上A的左端,之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示,取g =10 m/s ,由此可得( )
A.A的质量mA =1 kg
B.A、B间的动摩擦因数为0.2
C.木板A的长度至少为2 m
D.0~2 s内,A、B系统机械能的损失为3 J
12.矩形滑块由不同材料的上下两层粘结在一起组成,将其放在光滑的水平面上,如图所示,质量为m的子弹以速度v水平射入滑块,若射击上层,则子弹刚好不穿出;若射击下层,整个子弹刚好嵌入,则上述两种情况相比较( )
A.两次子弹对滑块做的功一样多
B.两次滑块受的冲量一样大
C.子弹射入下层过程中克服阻力做功较少
D.子弹射入上层过程中系统产生的热量较多
13.甲、乙两球沿同一直线运动并发生正碰,如图所示,a、b分别为甲、乙两球碰撞前的图像,c为碰撞后两球共同运动的图像。若甲球的质量,由图可知下列结论正确的是(  )
A.乙球的质量为 B.甲、乙碰撞前的总动量为
C.碰撞前后甲的动量变化量为 D.碰撞中甲、乙两球组成的系统损失的动能为
三、解答题
14.如图所示,一游戏装置由安装在水平面上的固定轻质弹簧、竖直圆轨道(在最低点分别与水平轨道和相连)、斜轨道组成,各部分平滑连接。游戏时,滑块从斜轨道端点由静止释放,沿斜轨道下滑经过圆轨道后压缩弹簧,然后被弹出,再次经过圆轨道并滑上斜轨道,循环往复。已知圆轨道半径,滑块质量且可视为质点,长,长,滑块与之间的动摩擦因数,滑块与其它轨道摩擦及空气阻力忽略不计,取。若某次游戏时释放点距地面高度为。
(1)求滑块第一次通过最高点时对轨道的压力;
(2)求弹簧获得的最大弹性势能;
(3)通过计算分析滑块是否会脱离轨道,若脱离轨道,请求出脱离轨道时距离地面的高度,若不脱离轨道,请确定出滑块最终停止的位置。
15.如图所示,小球A系在细线的一端,细线的另一端固定在0点,0点到水平面的距离为h.物块B的质量是小球A的2倍,置于粗糙的水平面上且位于0点的正下方,物块与水平面之间的动摩擦因数为μ.现拉动小球使细线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生弹性正碰.小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g.求:
(1)碰撞后,小球A反弹瞬间的速度大小;
(2)物块B在水平面上滑行的时间t.
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.轨道半径减小时,万有引力做正功,重力势能减小,A错误;
B.根据牛顿第二定律得
解得
所以轨道半径减小后,卫星的环绕速度增大,B正确;
C.轨道半径减小时,需对卫星减速,所以卫星要克服阻力做功,机械能减少,C错误;
D.根据牛顿第二定律得
解得
所以轨道半径减小后,卫星的环绕周期减小,D错误。
故选B。
2.B
【解析】
【详解】
小物块B紧贴着物块A由静止释放,根据题意,设PQ的距离为,由能量守恒定律得
将小物块B从斜面上距P点为d的S点由静止释放,设小物块B到达P点时的速度为,根据动能定理有
设物块B运动到P点与物块A粘在一起时的速度为,根据动量守恒定律有
设两物块一起运动到Q点时的速度为,根据能量守恒定律有
联立解得
故ACD错误B正确。
故选B。
3.C
【解析】
【详解】
设入碰小球的速度为,碰撞后的两球速度分别为和,由题可知所发生的碰撞均为弹性碰撞,动量守恒定律和机械能守恒,则有:
解得碰撞后两个小球的速度为:
由于球质量小于球质量,所以、相碰后速度向左运动,向右运动;、、、四球质量相等,弹性碰撞后,不断交换速度,最终有向右的速度,、、静止;由于球质量小于球质量,所以、两球弹性碰撞后、两球都向右运动;所以碰撞之后、、三球静止;球向左,、两球向右运动;
A.五个小球静止,一个小球运动与分析不符,不符合题意;
B.四个小球静止,两个小球运动与分析不符,不符合题意;
C.三个小球静止,三个小球运动与分析相符,符合题意;
D.六个小球都运动与分析不符,不符合题意.
4.D
【解析】
【分析】
【详解】
ABC.由于碰撞过程中无机械能损失,故是弹性碰撞,根据动量守恒和机械能守恒有

解得两球碰后的速度
v1,v2=v1
当m1=m2时,v2=v1;当时,v2=2v1;当时,v1=-v1,ABC正确,不符合题意;
D.由于碰撞是弹性的,则机械能守恒,故两球碰撞后的速度不可能相等,因为若碰撞后两球速度相等,则机械能会损失,D错误,符合题意。
故选D。
5.B
【解析】
【详解】
A.根据动量定理,跳高场上运动员落地时,在所受的冲量一定的情况下,软垫的作用是为了增加运动员与地面的作用时间,从而减少运动员落地时受到的冲力,A错误;
B.根据动量定理 ,跳远时,跳在沙坑里比跳在水泥地上安全,这是由于人跳在沙坑的动量变化与跳在水泥地上的动量变化相同,但跳到沙坑上作用时间长,平均作用力小,B正确;
C.在高空中飞行的火箭,突然爆炸,由于爆炸产生的内力远大于火箭受到的重力,所以火箭在爆炸过程中能应用动量守恒定律进行分析,C错误;
D.在列车编组站里,一辆车厢以一定的速度碰上另一辆静止的车厢碰后结合在一起运动,此过程中两辆车厢总动量不变,但是总动能减小,D错误。
故选B。
6.B
【解析】
【详解】
根据动量守恒可知:,解得va:vb=2:1,选项A错误;弹簧对小物块与所做的功的大小之比为,选项B正确,D错误; 根据动量定理Ia=mava;Ib=mbvb,则弹簧对小物块a与b的冲量大小之比为1:1,选项D错误;故选B.
点睛:此题关键是要知道弹簧把两物体弹开的过程中,动量守恒;弹簧的弹性势能转化为两物体的动能.
7.B
【解析】
【分析】
【详解】
子弹穿过木块过程,子弹和木块组成的系统动量守恒,有
设子弹穿过木块过程所受阻力为f,对子弹,由动能定理得
由动量定理有
对木块,由动能定理有
由动量定理有
联立解得
故选B。
8.A
【解析】
【详解】
A.在拉直前,A和B作为一个系统,在平行于槽的方向不受力,所以A、B两球组成的系统在平行于槽的方向动量守恒.故A正确.
B. 绳子拉直后,B球要以A为圆心,L长为半径做圆周运动,运动的方向不能平行于直线槽子.故B错误.
CD. 绳子拉直的瞬间,系统的机械能要损失,所以B球的机械能的减少量大于A球机械能的增加量.故D错误.
故选A.
9.B
【解析】
【详解】
A.碰撞是十分普遍的现象,它是相对运动的物体相遇时发生的一种现象,碰撞时在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化,故A错误;
B.在碰撞现象中,由于内力远大于外力,故可以忽略外力的作用;认为碰撞时系统的总动量守恒,故B正确;
C.如果碰撞过程中机械能也守恒,则碰撞为弹性碰撞,故C错误;
D.微观粒子相互接近时,虽然不发生直接碰撞,在相互作用的过程中,符合动量守恒的定义,所以其动量是可能守恒的,故D错误。
故选B。
10.A
【解析】
【分析】
【详解】
以木块的初速度方向为正方向,设木块的初速度为v,子弹的初速度为v0,第一颗铅弹打入木块后,铅弹和木块的共同速度为v1,铅弹和木块的质量分别为m1和m2,由动量守恒定律可得
m2v m1v0=(m1+m2)v1
6m2 12m1=4(m1+m2)
解得
m2=8m1
设要使木块停下,总共至少打入n颗铅弹,以木块与铅弹组成的系统为研究对象,由动量守恒定律得
m2v nm1v0=0
解得
n=4
要使木块停下,总共至少打入4颗铅弹,还需要再打入3颗铅弹,A正确,BCD错误。
故选A。
11.BD
【解析】
【详解】
由图示图象可知,木板获得的速度为 v=1m/s,A、B组成的系统动量守恒,以B的初速度方向为正方向,根据动量守恒定律可得:mv0=(m+mA)v,解得:mA=2kg,故A错误;0~2s内,A、B系统机械能的损失为:,故D正确;B的加速度大小:,由牛顿第二定律得 μmg=ma,解得 μ=0.2,故B正确;根据“面积”之差求出木板A的长度即:,故C错误.所以BD正确,AC错误.
12.AB
【解析】
【详解】
A.由动量守恒可知两种情况的最后速度相同,滑块获得的动能相同,根据动能定理可知子弹对滑块做的功相同,A对;
B.由动量定理,合外力的冲量等于滑块动量的变化量,所以合外力的冲量相同,B对;
C.两种情况,子弹动能变化量相同,克服阻力做功相同,C错;
D.产生的热量等于阻力乘以相对位移,可知射入下层过程中系统产生的热量较多,D错;
故选AB。
13.CD
【解析】
【详解】
碰撞前a球的速度
碰撞前b球的速度
碰撞后a、b两球共同运动的速度
A.a、b两球碰撞过程系统动量守恒,以碰撞前a 的速度方向为正方向,由动量守恒定律得
解得
A错误;
B.甲、乙碰撞前的总动量为
B错误;
C.碰撞前后甲的动量变化量为
C正确;
D.由能量守恒定律可知,碰撞过程系统损失的动能
代入数据解得
D正确。
故选CD。
14.(1)0.4N(2)0.04J(3)滑块不会脱离轨道,最终停止在距离O点0.2m的位置。
【解析】
【分析】
【详解】
(1)从滑块从高为h=0.55m的斜轨道AB端点B由静止释放到滑块第一次过最高点过程中,由动能定理得
在最高点,由向心力公式得
联立解得:
FN=0.4N
根据牛顿第三定律可知,滑块第一次通过最高点时对轨道的压力0.4N;
(2)滑块从高为h=0.55m的斜轨道AB端点B由静止释放到弹簧获得的最大弹性势能过程中,由能量守恒定律得
(3)滑块第一次能经过圆轨道的最高点F,然后被弹簧弹回后,若再次能到达的高度为h,则由能量关系
解得
h′=0.05m
则滑块只能达到与圆心等高的位置,然后滑回到水平面上,来回滚动,不会脱离轨道,根据
可得
x=0.4m
则滑块最终停止在距离O点0.2m的位置。
15.(1) (2)
【解析】
【详解】
(1)设小球的质量为m,运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为,碰后A、B速度分别为和,碰撞前后的动量和机械都守恒,则有:

解得:,,
所以碰后A反弹瞬间速度大小为;
(2)物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小,
设物块在水平面上滑行的时间为t,根据动量定量,有:
解得:.
点睛:本题综合考查动量守恒定律、机械能守恒定律及动量定理,要注意正确分析物理过程,选择合适的物理规律求解,要明确碰撞的基本规律是系统的动量守恒.
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页