人教版物理选修3-5 16.4碰撞跟踪训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版物理选修3-5 16.4碰撞跟踪训练（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 207.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-08 22:41:05 | ||
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文档简介
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 ，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
C．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
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，那么碰撞后B球的速度大小可能是（ ）
A．v B．v C．v D．v
6．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/s
B．0.5 m/s
C．－1 m/s
D．－0.5 m/s
8．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 (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=5kg·m/s， =7kg·m/s，甲追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为=10kg·m/s，则两球质量m甲与m乙的关系可能是（ ）
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。若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为（ ）
A． B．
C． D．
三、综合计算题
11．小球A和B的质量分别为mA 和mB，且mA＞mB．在某高度处将A和B先后从静止释放．小球A与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处的下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰．设所有碰撞都是弹性的，碰撞时间极短．求小球A、B碰撞后B上升的最大高度．
12．如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A和B，放在光滑的水平面上，物体A被水平速度为v0的子弹击中，子弹嵌在其中，已知A的质量是B的质量的3/4，子弹的质量是B的质量的1/4．求：
⑴A物体获得的最大速度；
⑵弹簧压缩量最大时B物体的速度．
13．如图，三个质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上．现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、B分别以v0、v0的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后B、C粘在一起向右运动．滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值．两次碰撞时间均极短．求B、C碰后瞬间共同速度的大小．
14．A、B两物体在光滑的水平面上相向运动，其中物体A的质量为mA＝4 kg，两球发生相互作用前后的运动情况如图14－1－5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mB＝________kg.
(2)碰撞过程中，系统的机械能损失多少？
人教版物理选修3-5 16.4碰撞跟踪训练
参考答案
1．AD
【解析】
若两球质量相等，碰撞前以速率相等相向而行，则系统的总动量为零．若碰撞后以某一相等速率反向而行，总动量也为零，符合动量守恒，所以是可能的．故A正确；若两球质量相等，碰撞前以速率相等相向而行，则系统的总动量为零．若碰后以某一相等速率同向而行，总动量不为零，不满足动量守恒．故B错误；若两球质量不同，碰撞前以速率相等相向而行，系统的总动量与质量较大的物体动量方向相同；若碰后以某一相等速率反向而行，总动量也与质量较大的物体动量方向相同，而此方向与碰撞前相反，动量可能守恒，故C正确；若两球质量不同，碰撞前以速率相等相向而行，系统的总动量与质量较大的物体动量方向相同；若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行，总动量不可能与碰撞前动量相等，是不可能发生的，故D错误．所以AC正确，BD错误．
2．AC
【解析】
最终子弹都没有射出，则最终子弹与滑块的速度相等，根据动量守恒定律可知，两种情况下系统的末速度相同．
A、B项：子弹对滑块做的功等于滑块动能的变化量，滑块动能的变化量相同，则子弹对滑块做功一样多，故A正确，B错误；
C、D项：根据能量守恒定律得，系统初状态的总动能相等，末状态总动能相等，则系统损失的能量，即产生的热量一样多，故C、D错误．
3．AC
【解析】
A．两球弹性碰撞时动量守恒、动能守恒，设碰撞前a球速度为v，两球碰撞过程中动量守恒，可得
，
又因为两球是弹性碰撞，故可得
，
碰撞后两球速度大小分别为
，，
速度大小相等，方向相反，选项A符合题意；
BD．由于质量不同，碰后两球动量和动能不相等，选项BD不符合题意；
C．碰后动能转化为重力势能，由
知，上升的最大高度相等，所以最大摆角相等，选项C符合题意。
4．CD
【解析】
A：小球与小车在水平方向所受合外力为零，小球和小车组成的系统水平方向动量守恒；小球与小车在竖直方向所受合外力不为零，小球和小车组成的系统竖直方向动量不守恒．故A项错误．
B：当小球向右运动时，设任一时刻小球速度的水平分量大小为，小车的速度大小为，据系统水平方向动量守恒，以向右为正，得，即，则小球与车在水平方向位移大小，又，解得：小车向左运动的最大距离．故B项错误．
C：小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，系统水平方向动量为零，小球离开小车时两者在水平方向速度相等，则小球离开小车时小球与小车水平方向速度均为零，小球离开小车后做竖直上抛运动．故C项正确．
D：小球第一次在车中运动过程中，由功能关系得：．小球第二次在车中运动过程中，对应位置处速度变小，小车对小球的弹力变小，小球克服摩擦做的功变少，即，设小球第二次能上升的最大高度为，由功能关系得：，解得：．故D项正确．
5．AB
【解析】设A球碰后的速度为vA，由题意有m＝×mv2，则vA＝v，碰后A的速度有两种可能，因此由动量守恒有mv＝m×v＋2mvB或mv＝－m×v＋2mvB，解得vB＝v或v，AB正确。
6．BC
【解析】
AD．由于碰撞时间极短，由于惯性，的速度在瞬间不变，选项AD不符合题意；
B．碰撞的瞬间M和m组成的系统动量守恒，的速度在瞬间不变，以M的初速度方向为正方向，若碰后M和m的速度变为和，由动量守恒定律得：
，
选项B符合题意；
C．碰撞的瞬间M和m组成的系统动量守恒，的速度在瞬间不变，以M的初速度方向为正方向，若碰后M和m速度相同，由动量守恒定律得：
，
选项C符合题意；
7．D
【解析】
两车在碰撞的过程中水平方向的动量是守恒的，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m1v1-m2v2=(m1+m2)v，代入数据得： ，负号表示共同速度的方向向左；故选D.
8．B
【解析】
由图象的斜率表示速度，知碰撞前是静止的，的速度为
碰后的速度
的速度
由动量守恒定律有：
代入数据解得：
碰撞前系统的总动能
碰撞后系统的总动能
所以碰撞前后系统总动能相等，即为弹性碰撞，故B正确．
9．C
【解析】
根据动量守恒定律得：p1+p2=p1′+p2′，解得：p1′=2kg?m/s．碰撞过程系统的总动能不增加，则有：代入数据解得：．碰撞后甲的速度不大于乙的速度，则有：，代入数据解得：．综上有，故BC正确，AD错误．故选BC．
10．A
【解析】设中子质量为m，则原子核质量为Am，
由mv＝mv1＋Amv2，mv2＝m＋Am，得
v1＝v
所以，A对。
11．
【解析】
小球A与地面的碰撞是弹性的，而且AB都是从同一高度释放的，所以AB碰撞前的速度大小相等设为v0，
根据机械能守恒有 ①
设A、B碰撞后的速度分别为vA和vB，以竖直向上为速度的正方向，
根据A、B组成的系统动量守恒和动能守恒得
mAv0﹣mBv0=mAvA+mBvB ②
③
连立②③化简得 ④
设小球B能够上升的最大高度为h，
由运动学公式得 ⑤
连立①~⑤化简得 ⑥
12．（1）；（2）
【解析】子弹和A木块相撞动量守恒mv0=（m+m）v1
解得v1=v0
子弹和A组成的系统再和B相碰动量守恒，当弹簧压缩最短时系统各部分速度相等，
（m+m）v1=（m+m+m）v2
解得 v2=v0
13．
【解析】
设滑块是质量都是m，A与B碰撞前的速度为vA，选择A运动的方向为正方向，碰撞的过程中满足动量守恒定律，得：mvA=mvA′+mvB′
设碰撞前A克服轨道的阻力做的功为WA，由动能定理得：
设B与C碰撞前的速度为vB″，碰撞前B克服轨道的阻力做的功为WB，
由于质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上，滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值，所以：WB=WA
设B与C碰撞后的共同速度为v，由动量守恒定律得：mvB″=2mv
联立以上各表达式，代入数据解得：.
14．(1)2 s 6 (2)30 J
【解析】
(1)由图可知物体A、B在2 s时发生碰撞．取物体B运动的方向为正方向，由动量守恒定律和图象得
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 ，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
C．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
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，那么碰撞后B球的速度大小可能是（ ）
A．v B．v C．v D．v
6．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/s
B．0.5 m/s
C．－1 m/s
D．－0.5 m/s
8．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 (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=5kg·m/s， =7kg·m/s，甲追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为=10kg·m/s，则两球质量m甲与m乙的关系可能是（ ）
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。若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为（ ）
A． B．
C． D．
三、综合计算题
11．小球A和B的质量分别为mA 和mB，且mA＞mB．在某高度处将A和B先后从静止释放．小球A与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处的下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰．设所有碰撞都是弹性的，碰撞时间极短．求小球A、B碰撞后B上升的最大高度．
12．如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A和B，放在光滑的水平面上，物体A被水平速度为v0的子弹击中，子弹嵌在其中，已知A的质量是B的质量的3/4，子弹的质量是B的质量的1/4．求：
⑴A物体获得的最大速度；
⑵弹簧压缩量最大时B物体的速度．
13．如图，三个质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上．现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、B分别以v0、v0的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后B、C粘在一起向右运动．滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值．两次碰撞时间均极短．求B、C碰后瞬间共同速度的大小．
14．A、B两物体在光滑的水平面上相向运动，其中物体A的质量为mA＝4 kg，两球发生相互作用前后的运动情况如图14－1－5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mB＝________kg.
(2)碰撞过程中，系统的机械能损失多少？
人教版物理选修3-5 16.4碰撞跟踪训练
参考答案
1．AD
【解析】
若两球质量相等，碰撞前以速率相等相向而行，则系统的总动量为零．若碰撞后以某一相等速率反向而行，总动量也为零，符合动量守恒，所以是可能的．故A正确；若两球质量相等，碰撞前以速率相等相向而行，则系统的总动量为零．若碰后以某一相等速率同向而行，总动量不为零，不满足动量守恒．故B错误；若两球质量不同，碰撞前以速率相等相向而行，系统的总动量与质量较大的物体动量方向相同；若碰后以某一相等速率反向而行，总动量也与质量较大的物体动量方向相同，而此方向与碰撞前相反，动量可能守恒，故C正确；若两球质量不同，碰撞前以速率相等相向而行，系统的总动量与质量较大的物体动量方向相同；若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行，总动量不可能与碰撞前动量相等，是不可能发生的，故D错误．所以AC正确，BD错误．
2．AC
【解析】
最终子弹都没有射出，则最终子弹与滑块的速度相等，根据动量守恒定律可知，两种情况下系统的末速度相同．
A、B项：子弹对滑块做的功等于滑块动能的变化量，滑块动能的变化量相同，则子弹对滑块做功一样多，故A正确，B错误；
C、D项：根据能量守恒定律得，系统初状态的总动能相等，末状态总动能相等，则系统损失的能量，即产生的热量一样多，故C、D错误．
3．AC
【解析】
A．两球弹性碰撞时动量守恒、动能守恒，设碰撞前a球速度为v，两球碰撞过程中动量守恒，可得
，
又因为两球是弹性碰撞，故可得
，
碰撞后两球速度大小分别为
，，
速度大小相等，方向相反，选项A符合题意；
BD．由于质量不同，碰后两球动量和动能不相等，选项BD不符合题意；
C．碰后动能转化为重力势能，由
知，上升的最大高度相等，所以最大摆角相等，选项C符合题意。
4．CD
【解析】
A：小球与小车在水平方向所受合外力为零，小球和小车组成的系统水平方向动量守恒；小球与小车在竖直方向所受合外力不为零，小球和小车组成的系统竖直方向动量不守恒．故A项错误．
B：当小球向右运动时，设任一时刻小球速度的水平分量大小为，小车的速度大小为，据系统水平方向动量守恒，以向右为正，得，即，则小球与车在水平方向位移大小，又，解得：小车向左运动的最大距离．故B项错误．
C：小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，系统水平方向动量为零，小球离开小车时两者在水平方向速度相等，则小球离开小车时小球与小车水平方向速度均为零，小球离开小车后做竖直上抛运动．故C项正确．
D：小球第一次在车中运动过程中，由功能关系得：．小球第二次在车中运动过程中，对应位置处速度变小，小车对小球的弹力变小，小球克服摩擦做的功变少，即，设小球第二次能上升的最大高度为，由功能关系得：，解得：．故D项正确．
5．AB
【解析】设A球碰后的速度为vA，由题意有m＝×mv2，则vA＝v，碰后A的速度有两种可能，因此由动量守恒有mv＝m×v＋2mvB或mv＝－m×v＋2mvB，解得vB＝v或v，AB正确。
6．BC
【解析】
AD．由于碰撞时间极短，由于惯性，的速度在瞬间不变，选项AD不符合题意；
B．碰撞的瞬间M和m组成的系统动量守恒，的速度在瞬间不变，以M的初速度方向为正方向，若碰后M和m的速度变为和，由动量守恒定律得：
，
选项B符合题意；
C．碰撞的瞬间M和m组成的系统动量守恒，的速度在瞬间不变，以M的初速度方向为正方向，若碰后M和m速度相同，由动量守恒定律得：
，
选项C符合题意；
7．D
【解析】
两车在碰撞的过程中水平方向的动量是守恒的，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m1v1-m2v2=(m1+m2)v，代入数据得： ，负号表示共同速度的方向向左；故选D.
8．B
【解析】
由图象的斜率表示速度，知碰撞前是静止的，的速度为
碰后的速度
的速度
由动量守恒定律有：
代入数据解得：
碰撞前系统的总动能
碰撞后系统的总动能
所以碰撞前后系统总动能相等，即为弹性碰撞，故B正确．
9．C
【解析】
根据动量守恒定律得：p1+p2=p1′+p2′，解得：p1′=2kg?m/s．碰撞过程系统的总动能不增加，则有：代入数据解得：．碰撞后甲的速度不大于乙的速度，则有：，代入数据解得：．综上有，故BC正确，AD错误．故选BC．
10．A
【解析】设中子质量为m，则原子核质量为Am，
由mv＝mv1＋Amv2，mv2＝m＋Am，得
v1＝v
所以，A对。
11．
【解析】
小球A与地面的碰撞是弹性的，而且AB都是从同一高度释放的，所以AB碰撞前的速度大小相等设为v0，
根据机械能守恒有 ①
设A、B碰撞后的速度分别为vA和vB，以竖直向上为速度的正方向，
根据A、B组成的系统动量守恒和动能守恒得
mAv0﹣mBv0=mAvA+mBvB ②
③
连立②③化简得 ④
设小球B能够上升的最大高度为h，
由运动学公式得 ⑤
连立①~⑤化简得 ⑥
12．（1）；（2）
【解析】子弹和A木块相撞动量守恒mv0=（m+m）v1
解得v1=v0
子弹和A组成的系统再和B相碰动量守恒，当弹簧压缩最短时系统各部分速度相等，
（m+m）v1=（m+m+m）v2
解得 v2=v0
13．
【解析】
设滑块是质量都是m，A与B碰撞前的速度为vA，选择A运动的方向为正方向，碰撞的过程中满足动量守恒定律，得：mvA=mvA′+mvB′
设碰撞前A克服轨道的阻力做的功为WA，由动能定理得：
设B与C碰撞前的速度为vB″，碰撞前B克服轨道的阻力做的功为WB，
由于质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上，滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值，所以：WB=WA
设B与C碰撞后的共同速度为v，由动量守恒定律得：mvB″=2mv
联立以上各表达式，代入数据解得：.
14．(1)2 s 6 (2)30 J
【解析】
(1)由图可知物体A、B在2 s时发生碰撞．取物体B运动的方向为正方向，由动量守恒定律和图象得