四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5:1.1碰撞 跟踪训练(含解析)

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名称 四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5:1.1碰撞 跟踪训练(含解析)
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资源类型 教案
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科目 物理
更新时间 2020-07-12 12:45:40

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1.1碰撞
1.一炮艇在海面上匀速向前行驶,某时刻从炮艇前头和炮艇尾部同时水平向前和向后各发射一枚炮弹,若两炮弹的质量相同,相对海面的发射速率也相同,则发射后
A.炮艇的速度将增大
B.炮艇的速度仍不变
C.炮艇的速度将减小
D.炮艇的速度将反向
2.质量相同的两个小球在光滑水平面上沿连心线同向运动,球1的动量为7 kg·m/s,球2的动量为5 kg·m/s,当球1追上球2时发生碰撞,则碰撞后两球动量变化的可能值是: ( )
A.Δp1="-1" kg·m/s,Δp2="1" kg·m/s
B.Δp1="-1" kg·m/s,Δp2="4" kg·m/s
C.Δp1="-9" kg·m/s,Δp2="9" kg·m/s
D.Δp1="-12" kg·m/s,Δp2="10" kg·m/s
3.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
4.如图所示,在光滑的水平面上,质量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,点处为一竖直的墙壁。小球与小球发生正碰后小球与小球均向右运动。小球与墙壁碰撞后原速率返回并与小球在点相遇,,则两小球质量之比为( )
A. B.
C. D.
5.如图,小车静止于光滑水平面上,A端固定一轻质弹簧,B端粘有橡皮泥。木块C放在小车上,用细线将C连接于小车的A端并使弹簧压缩。现烧断细线,C离开弹簧后向B端滑去,并跟B端橡皮泥粘在一起。该过程中整个系统
A.动量守恒
B.机械能守恒
C.最终处于静止状态
D.最终一起向右匀速运动
6.在光滑水平面上,一质量为m的小球1以速度与静止的小球2发生正碰,碰后小球1、2的速度大小均为.小球2的质量可能是( )
A.m B.2m C.3m D.4m
7.如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别是m1和m2的两物块相连,它们静止在光
滑水平地面上。现给物块m1一个瞬时冲量,使它获得水平向右的速度v0,从此时刻
开始计时,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。则下列判断正确的是
A.t1时刻弹簧长度最短
B.t2时刻弹簧恢复原长
C.在t1~ t3时间内,弹簧处于压缩状态
D.在t2~ t4时间内,弹簧处于拉长状态
8.如图所示,两根光滑且平行的固定水平杆,位于同一竖直平面内。两静止小球m1、m2分别穿在两杆上,两球间连接一个保持原长的竖直轻弹簧,现给小球m2一个水平向右的初速度v0。如果两杆足够长,则在此后的运动过程中,下列说法正确的是
A.m1、m2及弹簧组成的系统动量不守恒
B.弹簧最长时,其弹性势能为
C.m1、m2速度相同时,共同速度为
D.m1、m2及弹簧组成的系统机械能守恒
9.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
10.如图所示,三辆完全相同的平板小车、、成一直线排列,静止在光滑水平面上,车上有一小孩跳到车上,接着又立即从车跳到车上。小孩跳离车和车时对地的水平速度相同。他跳到车上相对车保持静止,此后( )
A.,两车运动速率相等
B.、两车运动速率相等
C.三辆车的速率关系
D.、两车运动方向相反
11.质量为m1=0.1?kg的物块A在光滑的水平面上以0.3?m/s的速率向右运动,恰遇上质量m2=0.5?kg的物块B以0.1?m/s的速率向左运动,两物块正碰后,物块B恰好停止,那么碰撞后物块A的速度大小是____,方向____(填“向左”或“向右”)
12.静水中甲、乙两只小船都处于静止状态,它们的质量均为120kg,甲船上质量为30kg的小孩以6m/s的对地速度跳上乙船,则甲、乙两船的速度大小分别为v甲=___________m/s,v乙=__________m/s.
13.甲、乙两船自身质量均为120kg,静止在静水中.当一个质量为30kg的小孩以相对于地面6m/s的水平速度从甲船跳到乙船后,若不计水的阻力,甲船的速度为______ m/s,乙船速度为______ m/s.
14.在如图所示的光滑水平面上,小明站在静止的小车上用力向右推静止的木箱,木箱离开手以5m/s的速度向右匀速运动,运动一段时间后与竖直墙壁发生弹性碰撞,反弹回来后被小明接住.已知木箱的质量为30kg,人与车的质量为50kg.求:
(1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度大小;
(2)小明接住木箱后三者一起运动,在接木箱过程中系统损失的能量.
参考答案
1.A
【解析】
因炮艇匀速运动,受合外力为零,故整个系统动量守恒;设炮弹质量为m,炮艇(不包括两炮弹)的质量为M,则由动量守恒可得:Mv+mv1-mv1=(M+2m)v0;可得v>v0,即发射炮弹后炮艇的速度增大,与原来运动方向相同;
A. 炮艇的速度将增大,与结论相符,选项A正确;
B. 炮艇的速度仍不变,与结论不相符,选项B错误;
C. 炮艇的速度将减小,与结论不相符,选项C错误;
D. 炮艇的速度将反向,与结论不相符,选项D错误;
2.A
【解析】
试题分析:两球碰撞时满足动量守恒定律,故球1的动量减小量等于球2的动量增加量,选项BD错误;且碰后总能量不大于碰前总能量,则由能量关系,对A选项有:碰前总动能:;碰后总动能:,则≥成立,故选项A正确;同理B选项中:≤,故选项B错误;故选A.
考点:动量守恒定律;能量守恒定律.
3.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.
【点睛】
本题考查动量守恒及能量守恒,应用动量守恒时要注意动量的矢量性,在解题时应先设定正方向.
4.D
【解析】
设A、B两个小球碰撞后的速度分别为、,由动量守恒定律有:

由能量守恒定律有:

两个小球碰撞后到再次相遇,其速率不变,由运动学规律有:

联立①②③,代入数据解得:

A. 与上述计算结果不相符,故A不符合题意;
B. 与上述计算结果不相符,故B不符合题意;
C. 与上述计算结果不相符,故C不符合题意;
D. 与上述计算结果相符,故D符合题意。
5.AC
【解析】
A. 该过程中整个系统受合外力为零,则系统的动量守恒,选项A正确;
B. 因BC作用黏在一起,可知系统机械能有损失,则系统的机械能不守恒,选项B错误;
CD. 整个过程,由动量守恒定律可知:0=(m+M)v,可得v=0,即最终处于静止状态,选项C正确,D错误;
6.BD
【解析】
设小球2的质量为M,两球组成的系统在碰撞过程动量守恒,以m的初速度方向为正方向,如果碰撞后两个小球的速度相同,由动量守恒定律得:,解得:;
如果碰撞后两个小球的速度反相,由动量守恒定律得:,解得:,故BD正确,AC错误;
故选BD.
【点睛】两球碰撞过程系统动量守恒,由动量守恒定律结合分析答题.
7.ABD
【解析】
获得瞬时冲量后,向右压缩弹簧,做减速运动,而受到向右的弹力,做加速运动,当两者速度相同时,弹簧的长度最短,故时刻弹簧长度最短,处于压缩状态,之后继续减速,继续加速,当的速度达到最大,的速度达到反向最大时,加速度为零,弹簧的弹力为零,恢复到原长,故时刻弹簧恢复原长,由于此时仍有反向速度,所以弹簧继续变长,当两者速度再次相同时,弹簧达到最长,即弹簧最长,时刻的速度恢复初速度,即弹簧恢复原长,所以阶段弹簧处于压缩状态,阶段弹簧处于拉伸状态,故ABD正确.
8.BCD
【解析】
A、由于系统竖直方向上受力平衡,水平方向不所受外力,所以m1、m2及弹簧组成的系统所受的合外力为零,系统动量守恒,故A错误。
BC、弹簧最长时,m1、m2速度相同,以向右为正方向,由动量守恒定律得:m2v0=(m1+m2)v解得:
v
两球和弹簧组成的系统,只有弹力做功,系统的机械能守恒,由机械能守恒定律得
m2v02(m1+m2)v2+EP
解得:
EP,
故B、C正确。
D、甲、乙两球和弹簧组成的系统,只有弹力做功,系统的机械能守恒,故D正确;
故选:BCD。
9.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;
10.CD
【解析】
若人跳离b、c车时速度为v,由动量守恒定律知,人和c车组成的系统:
对人和b车:
对人和a车:
所以:
,,
即,并且与方向相反
A.A项与上述分析结论不相符,故A不符合题意;
B. B项与上述分析结论不相符,故B不符合题意;
C. C项与上述分析结论相符,故C符合题意;
D. D项与上述分析结论相符,故D符合题意。
11. 0.2?m/s 向左
【解析】?设向右为正方向,由动量守恒定律得,代入数据解得,负号表示方向向左。
12. 1.5 1.2
【解析】当一个质量为30kg的小孩以相对于地面6m/s的水平速度从甲船跳出的过程中甲与小孩的动量守恒,选择小孩的运动方向为正方向,则:mv0+Mv1=0
所以:
甲乙两船与小孩组成的系统在水平方向动量守恒定律,由公式:0=Mv1+(m+M)v2,得:

点睛:此题是动量守恒定律的应用问题;关键是要分清相互作用的系统,选择正确的研究对象列方程求解.
13. -1.5; 1.2;
【解析】小孩从甲船跳出的过程中甲船与小孩看成一个系统满足动量守恒,选择小孩的运动方向为正方向,则:mv0+Mv1=0,代入数据解得: ,甲乙两船与小孩组成的系统在水平方向动量守恒定律,由公式:0=Mv1+(m+M)v2,代入数据解得: 。
14.(1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度大小为3m/s;
(2)小明接住木箱后三者一起运动,在接木箱过程中系统损失的能量为37.5J.
【解析】试题分析:(1)在推出木箱的过程中,木箱和小明以及车组成的系统动量守恒,根据动量守恒定律求出推出木箱后小明和小车一起运动的速度v1的大小;
(2)小明在接木箱的过程中动量守恒,根据动量守恒定律求出小明接住木箱后三者一起运动的速度v2的大小.然后由能量守恒定律求出损失的机械能.
解:(1)人小明推出木箱过程系统动量守恒,取向左为正方向,由动量守恒定律得:
m1v1﹣m2v=0,
解得:v1=.
(2)小明接木箱的过程中动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得:
m2v+m1v1=(m1+m2)v2,
解得:v2=.
根据能量守恒得,,
代入数据解得△E=37.5J.
答:(1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度大小为3m/s;
(2)小明接住木箱后三者一起运动,在接木箱过程中系统损失的能量为37.5J.
【点评】解决本题的关键掌握动量守恒定律,以及在运用动量守恒定律解题时注意速度的方向.