人教版选择性必修一第一章弹性碰撞专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
1. 以下对碰撞的理解,说法正确的是( )
A. 弹性碰撞一定是对心碰撞
B. 非对心碰撞一定是非弹性碰撞
C. 弹性碰撞也可能是非对心碰撞
D. 弹性碰撞和对心碰撞中动量守恒,非弹性碰撞和非对心碰撞中动量不守恒
2. 如图所示,在冰壶世锦赛上中国队队长王冰玉在最后一投中,将质量为的冰壶推出,运动一段时间后以的速度正碰静止的瑞典队冰壶,然后中国队冰壶以速度继续向前滑向大本营中心若两冰壶质量相等,则下列判断正确的是( )
A. 瑞典队冰壶的速度为两冰壶之间的碰撞是弹性碰撞
B. 瑞典队冰壶的速度为两冰壶之间的碰撞是非弹性碰撞
C. 瑞典队冰壶的速度为两冰壶之间的碰撞是弹性碰撞
D. 瑞典队冰壶的速度为两冰壶之间的碰撞是非弹性碰撞
3. 在同一竖直平面内,个完全相同的弹性小钢球号、号、号悬挂于同一高度,静止时小球恰能接触且悬线平行,如图所示。在下列实验中悬线始终保持绷紧状态,碰撞均为对心正碰。以下分析正确的是( )
A. 将号移至高度释放,碰撞后,观察到号静止、号摆至高度。若号换成质量不同的小钢球,重复上述实验,号仍能摆至高度
B. 将、号一起移至高度释放,碰撞后,观察到号静止,、号一起摆至高度,释放后整个过程机械能和动量都守恒
C. 将右侧涂快干胶的号移至高度释放,、号碰撞后迅速粘在一起,再与号碰撞,号球将不能摆至高度
D. 将号和右侧涂快干胶的号一起移至高度释放,碰撞后,、号粘在一起向右运动,未能摆至高度,释放后整个过程机械能不守恒,动量守恒
4. 质量为,的小球在光滑的水平面上发生碰撞,碰撞前后两球的位移时间图象如图所示,则可知碰撞属于( )
A. 弹性碰撞 B. 非弹性碰撞 C. 完全非弹性碰撞 D. 条件不足,不能确定
5. 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,,甲追乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为,则关于甲球动量的大小和方向判断正确的是( )
A. ,方向与原来方向相反 B. ,方向与原来方向相同
C. ,方向与原来方向相反 D. ,方向与原来方向相同
6. 如图所示,某趣味游戏中小球从圆柱形水杯口边缘沿直径方向水平射入,球与杯壁的碰撞是弹性碰撞,不计空气阻力。则小球入水前的运动轨迹情景图可能正确的是( )
A. B. C. D.
7. 如图甲所示,两小球、在足够长的光滑水平面上发生正碰。小球、质量分别为和,且。取水平向右为正方向,两小球碰撞前后位移随时间变化的图象如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 碰撞前球做加速运动,球做匀速运动 B. 碰撞后球做减速运动,球做加速运动
C. 碰撞前后两小球的机械能总量减小 D. 碰撞前后两小球的机械能总量不变
8. 如图小物块、和静置于光滑水平地面上.现让以速度向右运动,与发生弹性正碰,然后与也发生弹性正碰.若和的质量可任意选择,则碰后的最大速度接近于( )
A. B. C. D.
9. 冰壶是一种深受观众喜爱的运动,图为冰壶运动员将冰壶掷出去撞击对方静止冰壶的镜头,显示了此次运动员掷出冰壶时刻两冰壶的位置,虚线圆圈为得分区域。冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生正碰,如图。若两冰壶质量相等,则碰后两冰壶最终停止的位置,可能是下图中的哪几幅图?( )
A. B.
C. D.
10. 在光滑的水平面上,质量为的小球以速率向右运动,在小球的前方点处有一质量为的小球处于静止状态,如图所示,小球与小球发生正碰后,小球、均向右运动,小球被在点处的竖直墙壁弹回后与小球在点相遇,已知。假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞,两球均可视为质点,则、两小球质量之比为:
A. B. C. D.
二、计算题(本大题共3小题,共40.0分)
11. 如图所示,在水平光滑直导轨上,静止着三个质量均为的相同小球、、,现让球以的速度向着 球运动,、两球碰撞后黏合在一起,两球继续向右运动再跟静止的球发生弹性碰撞,求:
、两球相碰后的共同速度多大?
球碰后的速度大小?
12. 如图所示,用不可伸长轻绳将物块悬挂在点,初始时轻绳处于水平拉直状态。现将由静止释放,当物块下摆至最低点时,恰好与静止在水平面上的物块发生弹性碰撞碰撞时间极短,碰撞后滑行的最大距离为。已知的质量是的倍,与水平面间的动摩擦因数为,重力加速度大小为,求:
碰撞后瞬间物块速度的大小;
轻绳的长度.
13. 如图所示,在光滑的水平面上有一质量为的小车,上面放一个质量为的物体,物体与车间的滑动摩擦系数为。另有一辆质量为的小车以的速度向前运动。与相碰后连在一起,物体一直在车上滑动。求:
当车与物体以相同的速度前进时的速度。
物体在车上滑动的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题根据碰撞的定义和特点来分析:
定义:相对运动的物体相遇,在极短的时间内,通过相互作用,运动状态发生显著变化的过程叫做碰撞。
碰撞的特点:作用时间极短,内力远大于外力,总动量总是守恒的。
碰撞过程中,总动能不增。因为没有其它形式的能量转化为动能。
本题考查碰撞的性质,要注意明确由于碰撞过程中内力远大于外力,故一般视为动量守恒,但机械能不一定守恒。
【解答】
弹性碰撞是没有机械能损失的碰撞,对心碰撞指的是速度方向与两球球心连线共线的碰撞,则弹性碰撞不一定是对心碰撞,也可能是非对心碰撞,选项A错误,C正确:
B.非对心碰撞也不一定是非弹性碰撞,选项B错误:
D.弹性碰撞和对心碰撞中动量守恒,非弹性碰撞和非对心碰撞中,只要合外力为零,动量也守恒,选项D错误:
故选C.
2.【答案】
【解析】
【分析】
两冰壶在碰撞的过程中动量守恒,根据动量守恒定律求出碰后中国队冰壶获得的速度,通过计算动能改变量来判断是否为弹性碰撞。
本题考查动量守恒定律的基本运用,运动动量守恒定律解题,关键注意速度的方向,知道动量守恒定律表达式的矢量性,同时要明确碰撞过程有弹性碰撞和非弹性碰撞之分。
【解答】
两冰壶碰撞的过程中动量守恒,规定向前运动方向为正方向,根据动量守恒定律有:
代入数据得:
解得:。动能变化量:,故动能减小,是非弹性碰撞,故B正确,ACD错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】解:、将号移至高度释放,碰撞后,观察到号静止、号摆至高度,可知,小球、间,、间发生了弹性碰撞,且碰后交换速度;若号换成质量不同的小钢球,、间,、间碰后并不交换速度,则号上摆的高度不等于,故A错误;
B、将、号一起移至高度释放,碰撞后,观察到号静止,、号一起摆至高度,三小球之间的碰撞为弹性碰撞,且三小球组成的系统只有重力做功,所以系统的机械能守恒,但整个过程中,系统所受合外力不为零,所以系统动量不守恒,故B错误;
C、将右侧涂胶的号移至高度释放,、号碰撞后粘在一起,发生完全非弹性碰撞,机械能有损失,再与球碰撞后,获得的速度小于与碰撞前瞬间的速度,则号上升的高度小于,故C正确;
D、小球、间,、间发生完全非弹性碰撞,机械能有损失,释放后整个过程机械能和动量都不守恒,故D错误。
故选:。
质量相等的两球发生弹性碰撞时,碰后交换速度。发生完全非弹性碰撞时,机械能损失最大。只有重力做功时物体的机械能守恒。
解决本题的关键要了解碰撞的类型,知道质量相等的两球发生弹性碰撞时碰后交换速度。发生完全非弹性碰撞时,机械能有损失。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据图象的斜率等于速度求出各个物体的速度,分别求出碰撞前后的总动量,即可判断动量是否守恒;根据碰撞前后机械能是否守恒判断是否为弹性碰撞即可;
本题主要考查了动量守恒定律的应用,要知道判断是否为弹性碰撞的方法是看机械能是否守恒,若守恒,则是弹性碰撞,若不守恒,则不是弹性碰撞。
【解答】
根据图象可知:球的初速度为:,球的初的速度为,
碰撞后球的速度为:
碰撞后球的速度为:
两球碰撞过程中,动量守恒,动能变化量为:
则知碰撞前后系统的总动能不变,此碰撞是弹性碰撞;
故选A。
5.【答案】
【解析】
【分析】
甲乙两球在碰撞过程中,动量守恒,根据动量守恒定律求出甲球的动量大小和方向.
本题考查动量守恒定律的应用,知道在碰撞过程中动量守恒以及动量守恒定律表达式的矢量性是关键。
【解答】
根据动量守恒定律得,,代入数据得解得,方向与原来的方向相同,故B正确,ACD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查平抛运动轨迹的特点,基础题目。
根据平抛运动轨迹的特点,结合弹性碰撞特点分析即可判断。
【解答】
A.小球射入水杯后将做平抛运动,其轨迹应为一条抛物线,当小球的入射速度较小时,小球直接做平抛运动落入水中,故A正确;
若小球与杯壁相碰,由于碰撞是弹性碰撞,可知小球在水平方向往返速度大小不变,故向右运动时间与向左运动时间相等,小球在竖直方向做自由落体运动,相同时间的位移比应为::
对比题图可知,故BCD错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
在图象中,斜率代表速度,根据求得碰撞前后的速度,根据动量守恒求得球的质量,把碰撞前后球的机械能求出判断是否机械能守恒。
本题主要考查了动量定理和机械能守恒,关键时抓住在图象中,斜率代表速度,明确速度的方向。
【解答】
A.在图象中,斜率代表速度,在碰前,的斜率不变,做匀速运动,速度为,的斜率为零,静止,故碰前,故A错误;
B.碰后的斜率不变,做匀速运动,速度为,碰后的斜率不变,做匀速运动,速度,故B错误;
碰撞过程,动量守恒,则,解得:,
碰撞前两球的机械能为
碰撞后机械能为,故E,碰撞前后机械能守恒,故C错误,D正确。
故选:。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查弹性碰撞,关键理解弹性碰撞的特点。
弹性碰撞满足动量守恒,弹性碰撞没有能量损失因此机械能也守恒。
【解答】
发生弹性正碰时,取碰撞前的速度方向为正方向,由动量守恒定律和机械能守恒定律得:
,,计算得出:,
当时 ,
同理可得,正碰时,有:,
当时 ,所以碰后的最大速度接近于,故C正确,ABD错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】
【分析】
两冰壶碰撞过程动量守恒,碰撞过程中机械能不会增加,碰撞后甲的速度不会大于乙的速度,据此分析答题。
本题考查了动量守恒定律的应用,两物体发生碰撞时,内力远大于外力,外力可以忽略不计,系统动量守恒,碰撞过程机械能不可能增加、碰撞后后面的物体速度不可能大于前面物体的速度,据此分析答题。
【解答】
A.若两球不是对心碰撞,则两球可能在垂直于甲的初速度方向上均发生移位,但垂直于甲初速度方向上应保证动量为零,碰撞后在垂直于甲的初速度方向上两冰壶应向相反方向运动,由图甲所示可知,两壶碰撞后向在垂直于甲初速度方向的同侧滑动,不符合动量守恒定律,故A错误;
如果两冰壶发生弹性碰撞,碰撞过程动量守恒、机械能守恒,两冰壶质量相等,碰撞后两冰壶交换速度,甲静止,乙的速度等于甲的速度,碰后乙做减速运动,最后停止,由图示可知,B正确,CD错误。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据碰后再次相遇的路程关系,求出小球碰后的速度大小之比,根据碰撞过程中动量、能量守恒列方程即可求出两球的质量之比.
解答本题的突破口是根据碰后路程关系求出碰后的速度大小之比,本题很好的将直线运动问题与动量守恒和功能关系联系起来,比较全面的考查了基础知识.
【解答】
从两小球碰撞后到它们再次相遇,小球和的速度大小保持不变,根据它们通过的路程,可知小球和小球在碰撞后的速度大小之比为,两球弹性碰撞过程,根据动量守恒和能量守恒有,,解得,故B正确,ACD错误。
故选B。
11.【答案】解:
、两球碰撞,系统动量守恒,规定向右为正方向,根据动量守恒定律得:
,
解得、碰撞后共同的速度为:.
、两球碰撞后与球发生弹性碰撞,动量守恒,动能守恒,规定向右为正方向,根据动量守恒得:
,
根据动能守恒得:,
联立两式解得:.
答:
、两球相碰后的共同速度为;
球碰后的速度大小为.
【解析】、两球碰撞的过程中动量守恒,根据动量守恒求出、碰后的共同速度.
和发生弹性碰撞,动量守恒、动能守恒,根据动量守恒定律和能量守恒定律求出碰撞后的速度大小.
本题考查了动量守恒和能量守恒的基本运用,运用动量守恒解题一定注意选择的系统,以及规定的正方向,知道弹性碰撞的特点:动量守恒、动能守恒.
12.【答案】。
【解析】
【分析】
清楚物块的运动过程是解题的前提,把握每个过程的物理规律是关键。要知道弹性碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,运用动能定理时要注意选择研究的过程.
【解答】设的质量为,则的质量为,
对物块碰后由动能定理得,
解得
球从水平位置摆下的过程,
碰撞的过程,
,
解得。
13.【答案】【小题】
选取小车、和车上的物体组成的系统为研究对象,从、接触到车与物体以相同的速度前进的整个过程中,系统所受合外力为零,根据动量守恒定律,有
代入数据,可解得:,即小车与物体以的速度前进。
【小题】
选取小车、组成的系统为研究对象,在它们相碰的短暂过程中,系统所受合外力为零,动量守恒,则
可解得:
再选取小车、和车上的物体组成的系统为研究对象,从、接触到车与物体以相同的速度前进的整个过程中,根据动能定理,有
可解得:
【解析】 略
略
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