四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5:1.1碰撞 配套练习(含解析)

文档属性

名称 四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5:1.1碰撞 配套练习(含解析)
格式 doc
文件大小 405.0KB
资源类型 教案
版本资源 教科版
科目 物理
更新时间 2020-07-12 11:16:45

图片预览

内容文字预览

1.1碰撞
1.一弹簧枪对准以6 m/s的速度沿光沿桌面迎面滑来的木块发射一颗 铅弹,射出速度为10m/s,铅弹射入木块后未穿出,木块继续向前运动,速度变为5 m/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.5颗
B.6颗
C.7颗
D.8颗
2.质量为2kg的小车以2m/s的速度沿光滑的水平面向右运动,若将质量为2kg的砂袋以3m/s的速度迎面扔上小车,则砂袋与小车一起运动的速度的大小和方向是 ( )
A.2.6m/s,向右 B.2.6m/s,向左
C.0.5m/s,向左 D.0.8m/s,向右
3.斯诺克运动深受年轻人的喜爱,如图所示选手将质量为m的A球以速度v与质量为m静止的B球发生弹性碰撞,碰撞后B球的速度为
A.v B.2v C.0.5v D.0.2v
4.光滑水平面上滑块A与滑块B在同一条直线上正碰,它们运动的位置x随时间变化的关系如图所示;已知滑块A的质量为1kg,不计碰撞时间,则滑块B的质量和碰后总动能分别为
A.3kg,8J B.3kg,6J
C.2kg,8J D.2kg,6J
5.如图所示,光滑水平面上有一小车,小车上有一物体,用一细线将物体系于小车的A端,物体与小车A端之间有一压缩的弹簧,某时刻线断了,物体沿车滑动到B端粘在B端的油泥上.则下述说法中正确的是(  )
A.若物体滑动中不受摩擦力,则全过程机械能守恒
B.若物体滑动中有摩擦力,则全过程系统动量守恒
C.小车的最终速度与断线前不同
D.全过程系统的机械能不守恒
6.台球是一项富含物理知识的运动,图为运动员某次击球时的示意图,其中A为白色主球,B为目标球,运动员现欲用主球A碰撞目标球B,并将其击出并落入前方中袋C,则下列相关分析合理的是
A.击球瞄准时,应使撞击时两球连心线a指向中袋C
B.击球瞄准时,应使撞击时两球公切线b指向中袋C
C.通常,由于台球很坚硬,碰撞时的形变能够完全恢复,能量损失很小,故可将它们之间的碰撞视为弹性碰撞来分析
D.由于台球和台面间有摩擦,故台球之间的碰撞过程一般不遵循动量守恒定律
7.老师课上用如图所示的“牛顿摆”装置来研究小球之间的碰撞,5个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上,5根轻绳互相平行,5个钢球彼此紧密排列,球心等高且位于同一直线上,用1、2、3、4、5分别标记5个小钢球. 当把小球1向左拉起一定高度后由静止释放,使它在极短时间内撞击其他小球,对此实验的下列分析中,正确的是( )
A.上述实验中,可观察到球5向右摆起,且达到的最大高度与球1的释放高度相同
B.上述碰撞过程中,5个小球组成的系统机械能守恒,动量守恒
C.如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度后,在同时由静止释放,经碰撞后,小球4、5一起向右摆起,且上升的最大高度大于小球1、2、3的释放高度
D.若只用小球1、2进行实验,将它们分别向左、右各拉起一个较小的高度,且小球1的高度是小球2的两倍,由静止释放,可观察到发生碰撞后两小球均反弹并返回初始高度
8.如图所示A、B两球在光滑水平面上沿同一直线运动,A球动量为p1=5 kg·m/s,B球动量为p2=7 kg·m/s,当A球追上B球时发生碰撞,碰后A的动量改变了1 kg·m/s,而运动方向没有改变,则A和B质量的比值可能为

A. B. C. D.
9.质量为m的小球A以速度V0在光滑水平面上运动.与质量为2m的静止小球B发生对心碰撞,则碰撞后小球A的速度大小VA和小球B的速度大小VB可能为( )
A.
B.
C.
D.
10.如图所示,一质量m2=0.25 kg的平顶小车,车顶右端放一质量m3=0.30 kg的小物体,小物体可视为质点,与车顶之间的动摩擦因数μ=0.45,小车静止在光滑的水平轨道上。现有一质量m1=0.05 kg的子弹以水平速度v0=18m/s射中小车左端,并留在车中,子弹与车相互作用时间很短。若使小物体不从车顶上滑落,g 取10 m/s2。下列分析正确的是( )
A.小物体在小车上相对小车滑行的时间s
B.最后小物体与小车的共同速度为3m/s
C.小车的最小长度为1.0m
D.小车对小物体的摩擦力的冲量为0.45N·s
11.A、B两物体在一水平长直气垫导轨上相碰,碰撞前物体A做匀速直线运动,B静止不动,频闪照相机每隔0.1 s闪光一次,连续拍照5次,拍得如图所示的照片,不计两物体的大小及两物体碰撞过程所用的时间,则由此照片可判断第四次拍照时物体A在x=____________cm处,mA∶mB=________
12.《三国演义》中有“草船借箭”的故事,假设草船的总质量M=3 940 kg,静止在水中,岸上曹兵开弓射箭,假设每支箭的质量m=60 g,同一时刻有n=1 000支箭射到船上,箭的速度v=50 m/s,不计水的阻力,则射箭后草船的速度是____m/s,每支箭受到的冲量大小是_____N·s.
13.质量为m1=1.0kg和m2的两个物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间极短,其位移随时间变化的x-t图象如图所示,则质量为m1的物体在碰撞过程中的动量变化量为 ______ kg?m/s,m2的质量为 ______ kg。
参考答案
1.D
【解析】
以木块的初速度方向为正方向,设第一颗铅弹打入后,设铅弹和木块的共同速度为v1, 即:,解得:,设要使木块停下来或反向运动,总共至少打入n颗铅弹,以铅弹与木块组成的系统为研究对象,由动量定恒得:,则,即:n≥9,总共至少要打入9颗铅弹.即还需要再打入8个,故D正确,ABC错误。
2.C
【解析】
以小车与砂带组成的系统为研究对象,以水平向右方向为正方向,系统在水平方向动量守恒,由动量守恒定律得:m车v车-m袋v袋=(m车+m袋)v,即:2×2-2×3=(2+2)v,解得:v=-0.5m/s,方向向左.故选C.
【点睛】
本题考查了动量守恒定律的应用,应用动量守恒定律即可正确解题,解题时要注意正方向的选择,这是易错点,要注意.
3.A
【解析】
两球发生弹性碰撞,则碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv=mvA+mvB,由机械能守恒定律得:,解得:vA=0,vB=v;
A.v,与结论相符,选项A正确;
B.2v,与结论不相符,选项B错误;
C.0.5v,与结论不相符,选项C错误;
D.0.2v,与结论不相符,选项C错误;
4.A
【解析】
位移时间图象的切线斜率表示物体的速度,由图象可得两物体碰撞前后的速度分别为:,,,;由动量守恒得;碰前总动能,碰后总动能代入数据可得:,。
A. 3kg,8J,与结论相符,选项A正确;
B. 3kg,6J,与结论不相符,选项B错误;
C. 2kg,8J,与结论不相符,选项C错误;
D. 2kg,6J,与结论不相符,选项D错误;
5.BD
【解析】物体与橡皮泥粘合的过程,发生非弹性碰撞,系统机械能有损失,所以全过程系统的机械能不守恒,A错误D正确;取小车、物体和弹簧为一个系统,则系统水平方向不受外力(若物体在滑动有摩擦力,为系统的内力),全过程系统的动量守恒,B正确;取系统的初速度方向为正方向,根据动量守恒定律可知,物体沿车滑动到B端粘在B端的油泥上后系统共同的速度与初速度是相同的,C错误.
【点睛】本题根据动量守恒和机械能守恒的条件进行判断:动量守恒的条件是系统不受外力或受到的外力的合力为零;机械能守恒的条件是除重力和弹力外的其余力不做功.
6.AC
【解析】
AB. 要使目标球B落入前方中袋C,则A球对B球的作用力方向必须要沿两球心连线方向,则击球瞄准时,应使撞击时两球连心线a指向中袋C,选项A正确,B错误;
C. 通常,由于台球很坚硬,碰撞时的形变能够完全恢复,能量损失很小,故可将它们之间的碰撞视为弹性碰撞来分析,选项C正确;
D. 由于两球碰撞时的碰撞力远大于台球和台面间的摩擦,故可认为台球之间的碰撞过程遵循动量守恒定律,选项D错误.
7.AB
【解析】
A. 上述实验中,由于5个球是完全相同的小球,则相互碰撞时要交换速度,即第5个球被碰瞬时的速度等于第1个球刚要与2球碰撞时的速度,由能量关系可知,观察到球5向右摆起,且达到的最大高度与球1的释放高度相同,选项A正确;
B. 上述碰撞过程中,5个小球组成的系统碰撞过程无能量损失,则机械能守恒,水平方向受合外力为零,则系统的动量守恒,选项B正确;
C. 如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度同时由静止释放,则3与4碰后,3停止4具有向右的速度,4与5碰撞交换速度,4停止5向右摆起;3刚停止的时候2球过来与之碰撞交换速度,然后3与4碰撞,使4向右摆起;2球刚停止的时候1球过来与之碰撞交换速度,然后2与3碰撞交换速度,使3向右摆起;故经碰撞后,小球3、4、5一起向右摆起,且上升的最大高度与小球1、2、3的释放高度相同;故C错误;
D. 若只用小球1、2进行实验,将它们分别向左、右各拉起一个较小的高度,且小球1的高度是小球2的两倍,由静止释放,则到达最低点时1球的速度是2球的两倍,相碰后两球交换速度各自反弹,则可观察到发生碰撞后小球2的高度是小球1的两倍,选项D错误。
8.BC
【解析】
取水平向右为正方向。据题知:碰撞后A的动量为 p1′=p1+△p1=5kg?m/s-1kg?m/s=4kg?m/s
根据动量守恒定律得 p1+p2=p1′+p2′。
根据碰撞过程及总动能不增加有
代入数据解得
碰后A、B同向运动,应有 ,则
所以
A. ,与结论不相符,选项A错误;
B. ,与结论相符,选项B正确;
C. ,与结论相符,选项B正确;
D. ,与结论不相符,选项D错误;
9.AC
【解析】
若两球发生完全弹性碰撞,则根据动量守恒得:mv0=mvA+2mvB, 根据碰撞过程系统的总动能不变,则得mv02=mvA2+2mvB2,解得:vA=-v0;vB=v0;若两球发生完全非弹性碰撞,则mv0=(m+2m)v解得v=v0,则A的速度范围是-v0~v0;B的速度范围是v0~v0;故AC正确,BD错误;故选AC.
【点睛】
对于碰撞过程,往往根据三个规律去分析:一是动量守恒;二是总动能不增加;三是碰后,若两球分开后同向运动,后面小球的速率不可能大于前面小球的速率.
10.AD
【解析】
子弹射入小车的过程中,由动量守恒定律得:,解得v1=3m/s;
小物体在小车上滑行过程中,由动量守恒定律得:
解得v2=1.5m/s;
以小物体为对象,由动量定理得:,解得,小车对小物体的摩擦力的冲量为I=0.45N·s
当系统相对静止,小物体在小车上滑行的距离为l,由能量守恒定律得:

解得l=0.5m,所以小车的最小长度为0.5m。
A.小物体在小车上相对小车滑行的时间s,与上面计算结果相符,故A正确;
B.最后小物体与小车的共同速度v2=1.5m/s,故B错误;
C.小车的最小长度为0.5m,故C错误;
D.小车对小物体的摩擦力的冲量为0.45N·s,与上面计算结果相符,故D正确。
11. 100cm 1:3
【解析】碰撞前,物体A做匀速直线运动,可知,物体A第三次在90cm处,第四次在100?cm处.碰撞前,A滑块的速度大小为.方向向右;碰撞后,A的速度大小为 ,方向向左;B的速度大小为,方向向右.取向右为正方向,根据动量守恒定律得:mAv0=-mAvA+mBvB
代入数据得:mA×4=-mA×2+mB×2
解得:mA:mB=1:3.
点睛:本题要根据匀速直线运动相等时间内通过的位移相等,判断滑块的位置,由匀速直线运动的规律求速度,要注意动量是矢量,在规定正方向的基础上,用符号表示动量的方向.
12. 0.75  2.955
【解析】不计水的阻力,箭与船的动量守恒,则nmv=(M+nm)v',得v'=v=0.75 m/s;箭的速度由v减小到v',由动量定理知每支箭受到的冲量I=mv'-mv=-2.955 N·s,负号表示与原来的速度方向相反.
13. -3 3
【解析】根据图象的斜率等于速度,可知,碰撞前是静止的, 的速度为:
碰后的速度为:
的速度为:
根据动量守恒定律有: ,代入解得:
质量为的物体在碰撞过程中的动量变化量为:

点睛:解决本题的关键要掌握碰撞的基本规律:动量守恒定律,要知道x-t图象的斜率等于速度。