邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：1.1碰撞 巩固练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：1.1碰撞 巩固练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 270.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 06:46:23 | ||
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文档简介
1.1碰撞
1．如图所示，一个质量为M的滑块放置在光滑水平面上，滑块的一侧是一个四分之一圆弧EF，圆弧半径为R=1m．E点切线水平．另有一个质量为m的小球以初速度v0从E点冲上滑块，若小球刚好没跃出圆弧的上端，已知M=4m，g取10m/s2，不计摩擦．则小球的初速度v0的大小为（ ）
A．v0=4m/s B．v0=6m/s C．v0=5m/s D．v0=7m/s
2．如图所示，光滑绝缘水平轨道上带正电的甲球，以某一水平速度射向静止在轨道上带正电的乙球，当它们相距最近时，甲球的速度变为原来的．已知两球始终未接触，则甲、乙两球的质量之比是
A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．1：4
3．半径相等的两个小球甲和乙，在光滑的水平面上沿同一直线相向运动，若甲球质量大于乙球质量，发生碰撞前，两球的动能相等，则碰撞后两球的状态可能是（ ）
A．两球的速度方向均与原方向相反，但它们动能仍相等
B．两球的速度方向相同，而且它们动能仍相等
C．甲、乙两球的动量相同
D．甲球的动量不为零，乙球的动量为零
4．如图所示，小球A和小球B的质量相同，球B置于光滑水平面上，当球A从高为h处由静止摆下，到达最低点恰好与B相撞，并黏合在一起继续摆动时，它们能上升的最大高度是 ( )
A．h B． C． D．
5．如图所示，光滑水平面上，甲、乙两个球分别以大小为v1=1m/s、v2=2m/s的速度做相向运动，碰撞后两球粘在一起以0.5m/s的速度一起向右运动，则甲、乙两球的质量之比为
A．1：1 B．1：2 C．5：1 D．5：3
6．在光滑水平面上,A和B两小球沿同一方向做直线运动,A以10kgm/s的动量和正前方动量为15kgm/s的B球正碰.设原速度方向为正方向,则A和B动量的变化可能是( )
A．5kgm/s和5kgm/s B．-5kgm/s和5kgm/s
C．-5kgm/s和10kgm/s D．5kgm/s和-5kgm/s
7．A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线运动，B球在前，A球在后。mA=1kg，mB=2kg。经过一段时间，A、B发生正碰，碰撞时间极短，碰撞前、后两球的位移一时间图像如图所示，根据以上信息可知碰撞类型属于
A．弹性碰撞
B．非弹性碰撞
C．完全非弹性碰撞
D．条件不足，无法判断
8．台球以10m/s的速度沿与框边垂直的方向撞击后以8m/s的速度反向弹回．若球与框边的接触时间为0.1s，则台球在与边框碰撞的过程中，它的平均加速度大小和方向为（ ）
A．20m/s2沿球弹回的方向 B．20m/s2沿球撞击的方向
C．180m/s2沿球弹回的方向 D．180m/s2沿球撞击的方向
9．在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球发生正碰，则碰撞后B球的速度大小可能是（ ）
A．v B．0.8v C．0.5 v D．0.3 v
10．如图所示，在正交的匀强电场和匀强磁场中有质量和电荷量都相同的两油滴M、N．M静止，N做半径为R的匀速圆周运动，若N与M相碰后并结合在一起，则关于它们下列说法中不正确的
A．以N原速率的一半做匀速直线运动
B．以为半径做匀速圆周运动
C．仍以R为半径做匀速圆周运动
D．做周期为N的一半的匀速圆周运动
11．如图所示，甲、乙两辆完全一样的小车，质量都为2kg，乙车内用长为1.5m的细绳吊一质量为1kg的小球。当乙车静止时，甲车以速度10m/s与乙车相碰，碰后两车瞬间连为一体，则碰后瞬间两车的共同速度为________m/s；当小球摆到最高点时上升的高度为______m.（已知重力加速度）
12．如图所示，半径为及的光滑圆形轨道固定在竖直平面内，小球A、B质量均为m（两球可视为质点），球A从与圆心等高的位置静止沿轨道下滑，与位于轨道最低点的球B碰撞并粘连在一起，己知重力加速度为g。则碰撞中两球损失的机械能为_____，碰撞后两球在轨道上达到的最大高度为_____。
13．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所示，则：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．
参考答案
1．C
【解析】
当小球上升到滑块上端时，小球与滑块水平方向速度相同，设为v1，根据水平方向动量守恒有：mv0=（m+M）v1，根据机械能守恒定律有：；根据题意有：M=4m，联立两式解得：v0=5m/s，故ABD错误，C 正确．故选C．
【点睛】
本题考查了动量守恒定律、机械能守恒定律以及能量守恒定律等，知道小球刚好没跃出圆弧的上端，两者水平方向上的速度相同，结合水平方向系统动量守恒和系统机械能守恒列式求解即可．
2．D
【解析】
甲、乙组成的系统动量守恒，当两球相距最近时具有共同速度v，由动量守恒：
m甲v0=(m甲+m乙)
解得：m乙=4m甲，故D正确，ABC错误．
故选：D．
点睛：A、B组成的系统动量守恒，当两球相距最近时具有共同速度，由动量守恒求解．
3．C
【解析】
试题分析： 根据动量与动能关系可知，根据动量守恒可各，碰撞后的总动量沿甲原来的方向，故甲继续沿原来的方向运动，乙被弹回，所以选项A错误；碰撞后，甲的动能减小，若为弹性碰撞，则乙的动能增大，故两者动能不相等；若为完全非弹性碰撞，碰撞后速度相等，动能不等 ，所以选项B错误；两球碰撞过程中动量守恒，碰撞后动量可能相等，所以选项C正确；因碰撞后，甲乙都沿甲原来的方向运动，故乙的动量不为零，所以选项D错误；
考点： 动量守恒定律
4．C
【解析】
设球A与球B碰撞前一瞬间，球A的速度大小为
根据机械能守恒得：
球A和球B碰撞过程动量守恒，即：
设两球粘到一起后，能上升的最大高度为
由机械能守恒得：
联立各式解得：
故本题正确答案选C。
5．C
【解析】
设碰撞前甲球的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：，代入数据解得： m甲：m乙=5：1，故C正确，ABD错误．
6．B
【解析】
两物体碰撞过程系统动量守恒，碰撞过程中两物体动量变化量之和为零；碰前A、B两球动量分别是pA=10kgm/s，pB=15kgm/s，系统总动量向右，A在后，B在前，A追上B发生碰撞，A的速度大于B的速度，A的动量小于B的动量，则A的质量小于B的质量，碰撞过程A可能反弹，B不可能反弹；如果△pA=5kg?m/s，△pB=5kg?m/s，系统动量变化量不为零，系统动量不守恒，故A错误；如果△pA=-5kg?m/s，△pB=5kg?m/s，系统动量变化量为零，系统动量守恒，故B正确；如果△pA=-5kg?m/s，△pB=10kg?m/s，系统动量变化量不为零，系统动量不守恒，故C错误；如果△pA=5kg?m/s，△pB=-5kg?m/s，说明碰撞后A的动量增加，A向右运动的速度变大，B的动量减小，B的速度减小，A的速度大于B的速度，不符合实际情况，故D错误。
7．A
【解析】
由图像可以读出A、B碰撞前后的速度，根据碰撞前后动能大小就可以判断是什么碰撞了。
【详解】
由图可知．A球碰前速度VA =6 m/s，碰后速度;B球碰前速度为vB=3 m/s，碰后速度为。根据题给数据可知，系统碰撞过程动量守恒。系统碰前的总动能
27J，碰后的总动能也是27 J．所以属于弹性碰撞，则A正确BCD错误。
8．C
【解析】
规定初速度的方向为正方向，则
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反，与球弹回的方向相同．故C正确，A、B、D错误．
9．C
【解析】
以两球组成的系统为研究对象，以A球的初速度方向为正方向，如果碰撞为弹性碰撞，由动量守恒定律得：mv=mvA+2mvB，由机械能守恒定律得：mv2=mvA2+?2mvB2，解得：vA=-v，vB=v，负号表示碰撞后A球反向弹回．如果碰撞为完全非弹性碰撞，以A球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv=（m+2m）vB，解得：vB=v；则碰撞后B球的速度范围是：v＜vB＜v，则碰后B球的速度大小可能是0.5v．故ABD错误，C正确．
10．ACD
【解析】
设M、N的质量和电荷量分别为m、q，碰撞前N的速率为v．碰撞后瞬间整体的速率为v′．碰撞前，对N，由洛伦兹力提供向心力，有 qvB=m，得?R=；对M有 qE=mg；碰撞过程，取碰撞前N的速度方向为正方向，由动量守恒定律有 mv=2mv′，得 v′=；MN整体受到的电场力 2qE，重力为2mg，则2qE=2mg，所以整体的电场力和重力仍平衡，所以碰后整体做匀速圆周运动，轨迹半径为，故AC错误，B正确．N原来的周期．碰后整体的周期．故D错误．此题选择不正确的选项，故选ACD．
【点睛】
本题关键是明确两个油滴的运动情况和受力情况，知道粒子在复合场中做匀速圆周运动的条件是重力和电场力平衡，洛伦兹力充当向心力，并能根据动量守恒定律和牛顿第二定律列式分析计算．
11．5 1
【解析】
解：甲车与乙车碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，解得：；
小球与两车组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，解得：，小球与两车组成的系统在小球上摆过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得：，解得：。
12．；
【解析】
球A从出发到碰撞，由动能定理得：
球A、B碰撞过程中，动量守恒有：
损失的机械能为：
对球A、B在碰后到最高点，机械能守恒得：
解得：。
13．2s 6
【解析】
根据图象可知，A、B两物体在2s末时刻发生碰撞，x-t图象的斜率表示速度，则碰前A的速度为：，B的速度为：．碰后的AB的速度为：．根据动量守恒定律得：mAvA+mBvB=（mA+mB）v，解得：mB=6kg．
1．如图所示，一个质量为M的滑块放置在光滑水平面上，滑块的一侧是一个四分之一圆弧EF，圆弧半径为R=1m．E点切线水平．另有一个质量为m的小球以初速度v0从E点冲上滑块，若小球刚好没跃出圆弧的上端，已知M=4m，g取10m/s2，不计摩擦．则小球的初速度v0的大小为（ ）
A．v0=4m/s B．v0=6m/s C．v0=5m/s D．v0=7m/s
2．如图所示，光滑绝缘水平轨道上带正电的甲球，以某一水平速度射向静止在轨道上带正电的乙球，当它们相距最近时，甲球的速度变为原来的．已知两球始终未接触，则甲、乙两球的质量之比是
A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．1：4
3．半径相等的两个小球甲和乙，在光滑的水平面上沿同一直线相向运动，若甲球质量大于乙球质量，发生碰撞前，两球的动能相等，则碰撞后两球的状态可能是（ ）
A．两球的速度方向均与原方向相反，但它们动能仍相等
B．两球的速度方向相同，而且它们动能仍相等
C．甲、乙两球的动量相同
D．甲球的动量不为零，乙球的动量为零
4．如图所示，小球A和小球B的质量相同，球B置于光滑水平面上，当球A从高为h处由静止摆下，到达最低点恰好与B相撞，并黏合在一起继续摆动时，它们能上升的最大高度是 ( )
A．h B． C． D．
5．如图所示，光滑水平面上，甲、乙两个球分别以大小为v1=1m/s、v2=2m/s的速度做相向运动，碰撞后两球粘在一起以0.5m/s的速度一起向右运动，则甲、乙两球的质量之比为
A．1：1 B．1：2 C．5：1 D．5：3
6．在光滑水平面上,A和B两小球沿同一方向做直线运动,A以10kgm/s的动量和正前方动量为15kgm/s的B球正碰.设原速度方向为正方向,则A和B动量的变化可能是( )
A．5kgm/s和5kgm/s B．-5kgm/s和5kgm/s
C．-5kgm/s和10kgm/s D．5kgm/s和-5kgm/s
7．A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线运动，B球在前，A球在后。mA=1kg，mB=2kg。经过一段时间，A、B发生正碰，碰撞时间极短，碰撞前、后两球的位移一时间图像如图所示，根据以上信息可知碰撞类型属于
A．弹性碰撞
B．非弹性碰撞
C．完全非弹性碰撞
D．条件不足，无法判断
8．台球以10m/s的速度沿与框边垂直的方向撞击后以8m/s的速度反向弹回．若球与框边的接触时间为0.1s，则台球在与边框碰撞的过程中，它的平均加速度大小和方向为（ ）
A．20m/s2沿球弹回的方向 B．20m/s2沿球撞击的方向
C．180m/s2沿球弹回的方向 D．180m/s2沿球撞击的方向
9．在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球发生正碰，则碰撞后B球的速度大小可能是（ ）
A．v B．0.8v C．0.5 v D．0.3 v
10．如图所示，在正交的匀强电场和匀强磁场中有质量和电荷量都相同的两油滴M、N．M静止，N做半径为R的匀速圆周运动，若N与M相碰后并结合在一起，则关于它们下列说法中不正确的
A．以N原速率的一半做匀速直线运动
B．以为半径做匀速圆周运动
C．仍以R为半径做匀速圆周运动
D．做周期为N的一半的匀速圆周运动
11．如图所示，甲、乙两辆完全一样的小车，质量都为2kg，乙车内用长为1.5m的细绳吊一质量为1kg的小球。当乙车静止时，甲车以速度10m/s与乙车相碰，碰后两车瞬间连为一体，则碰后瞬间两车的共同速度为________m/s；当小球摆到最高点时上升的高度为______m.（已知重力加速度）
12．如图所示，半径为及的光滑圆形轨道固定在竖直平面内，小球A、B质量均为m（两球可视为质点），球A从与圆心等高的位置静止沿轨道下滑，与位于轨道最低点的球B碰撞并粘连在一起，己知重力加速度为g。则碰撞中两球损失的机械能为_____，碰撞后两球在轨道上达到的最大高度为_____。
13．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所示，则：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．
参考答案
1．C
【解析】
当小球上升到滑块上端时，小球与滑块水平方向速度相同，设为v1，根据水平方向动量守恒有：mv0=（m+M）v1，根据机械能守恒定律有：；根据题意有：M=4m，联立两式解得：v0=5m/s，故ABD错误，C 正确．故选C．
【点睛】
本题考查了动量守恒定律、机械能守恒定律以及能量守恒定律等，知道小球刚好没跃出圆弧的上端，两者水平方向上的速度相同，结合水平方向系统动量守恒和系统机械能守恒列式求解即可．
2．D
【解析】
甲、乙组成的系统动量守恒，当两球相距最近时具有共同速度v，由动量守恒：
m甲v0=(m甲+m乙)
解得：m乙=4m甲，故D正确，ABC错误．
故选：D．
点睛：A、B组成的系统动量守恒，当两球相距最近时具有共同速度，由动量守恒求解．
3．C
【解析】
试题分析： 根据动量与动能关系可知，根据动量守恒可各，碰撞后的总动量沿甲原来的方向，故甲继续沿原来的方向运动，乙被弹回，所以选项A错误；碰撞后，甲的动能减小，若为弹性碰撞，则乙的动能增大，故两者动能不相等；若为完全非弹性碰撞，碰撞后速度相等，动能不等 ，所以选项B错误；两球碰撞过程中动量守恒，碰撞后动量可能相等，所以选项C正确；因碰撞后，甲乙都沿甲原来的方向运动，故乙的动量不为零，所以选项D错误；
考点： 动量守恒定律
4．C
【解析】
设球A与球B碰撞前一瞬间，球A的速度大小为
根据机械能守恒得：
球A和球B碰撞过程动量守恒，即：
设两球粘到一起后，能上升的最大高度为
由机械能守恒得：
联立各式解得：
故本题正确答案选C。
5．C
【解析】
设碰撞前甲球的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：，代入数据解得： m甲：m乙=5：1，故C正确，ABD错误．
6．B
【解析】
两物体碰撞过程系统动量守恒，碰撞过程中两物体动量变化量之和为零；碰前A、B两球动量分别是pA=10kgm/s，pB=15kgm/s，系统总动量向右，A在后，B在前，A追上B发生碰撞，A的速度大于B的速度，A的动量小于B的动量，则A的质量小于B的质量，碰撞过程A可能反弹，B不可能反弹；如果△pA=5kg?m/s，△pB=5kg?m/s，系统动量变化量不为零，系统动量不守恒，故A错误；如果△pA=-5kg?m/s，△pB=5kg?m/s，系统动量变化量为零，系统动量守恒，故B正确；如果△pA=-5kg?m/s，△pB=10kg?m/s，系统动量变化量不为零，系统动量不守恒，故C错误；如果△pA=5kg?m/s，△pB=-5kg?m/s，说明碰撞后A的动量增加，A向右运动的速度变大，B的动量减小，B的速度减小，A的速度大于B的速度，不符合实际情况，故D错误。
7．A
【解析】
由图像可以读出A、B碰撞前后的速度，根据碰撞前后动能大小就可以判断是什么碰撞了。
【详解】
由图可知．A球碰前速度VA =6 m/s，碰后速度;B球碰前速度为vB=3 m/s，碰后速度为。根据题给数据可知，系统碰撞过程动量守恒。系统碰前的总动能
27J，碰后的总动能也是27 J．所以属于弹性碰撞，则A正确BCD错误。
8．C
【解析】
规定初速度的方向为正方向，则
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反，与球弹回的方向相同．故C正确，A、B、D错误．
9．C
【解析】
以两球组成的系统为研究对象，以A球的初速度方向为正方向，如果碰撞为弹性碰撞，由动量守恒定律得：mv=mvA+2mvB，由机械能守恒定律得：mv2=mvA2+?2mvB2，解得：vA=-v，vB=v，负号表示碰撞后A球反向弹回．如果碰撞为完全非弹性碰撞，以A球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv=（m+2m）vB，解得：vB=v；则碰撞后B球的速度范围是：v＜vB＜v，则碰后B球的速度大小可能是0.5v．故ABD错误，C正确．
10．ACD
【解析】
设M、N的质量和电荷量分别为m、q，碰撞前N的速率为v．碰撞后瞬间整体的速率为v′．碰撞前，对N，由洛伦兹力提供向心力，有 qvB=m，得?R=；对M有 qE=mg；碰撞过程，取碰撞前N的速度方向为正方向，由动量守恒定律有 mv=2mv′，得 v′=；MN整体受到的电场力 2qE，重力为2mg，则2qE=2mg，所以整体的电场力和重力仍平衡，所以碰后整体做匀速圆周运动，轨迹半径为，故AC错误，B正确．N原来的周期．碰后整体的周期．故D错误．此题选择不正确的选项，故选ACD．
【点睛】
本题关键是明确两个油滴的运动情况和受力情况，知道粒子在复合场中做匀速圆周运动的条件是重力和电场力平衡，洛伦兹力充当向心力，并能根据动量守恒定律和牛顿第二定律列式分析计算．
11．5 1
【解析】
解：甲车与乙车碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，解得：；
小球与两车组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，解得：，小球与两车组成的系统在小球上摆过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得：，解得：。
12．；
【解析】
球A从出发到碰撞，由动能定理得：
球A、B碰撞过程中，动量守恒有：
损失的机械能为：
对球A、B在碰后到最高点，机械能守恒得：
解得：。
13．2s 6
【解析】
根据图象可知，A、B两物体在2s末时刻发生碰撞，x-t图象的斜率表示速度，则碰前A的速度为：，B的速度为：．碰后的AB的速度为：．根据动量守恒定律得：mAvA+mBvB=（mA+mB）v，解得：mB=6kg．