四川省资阳市普州高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：1.1碰撞 学业测评（含解析）
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| 名称 | 四川省资阳市普州高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：1.1碰撞 学业测评（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 288.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 13:08:42 | ||
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1.1碰撞
1．在光滑水平面上有两个相同的弹性小球A、B，质量都是m，现A球向B球运动，B球静止，发生正碰，已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为Ep，则碰撞前A的速度等于( )
A． B．2 C． D．2
2．下面物理原理中说法不正确的是( )
A．物体所受合外力越大，它的动量变化就越快
B．发射火箭的基本原理是利用直接喷出的高温高压气体，获得强大的反冲推力
C．物体所受合外力对其所做总功为零，则该物体机械能一定守恒
D．某系统在爆炸或碰撞瞬间内力远大于外力，可近似认为该系统动量守恒
3．两个质量相等的小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动，A球的动量是8kg·m/s，B球的动量是5kg·m/s，A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能值是（ ）
A．PA=6kg·m/s，PB=7kg·m/s B．PA=3kg·m/s，PB=10kg·m/s
C．PA=－2kg·m/s，PB=14kg·m/s D．PA=7kg·m/s，PB=6kg·m/s
4．在光滑的水平面上有两个质量均为m的小球A和B,B球静止,A球以速度v和B球发生碰撞.碰后两球交换速度.则A、B球动量的改变量△PA、△PB和A、B系统的总动量的改变量△P为
A．△PA=mv,△PB=-mv,△p=2mv B．△PA=mv, △PB=-mv,△P=0
C．△PA=0, △PB=mv, △P=mv D．△PA=-mv,△PB=mv, △P=0
5．质量为M的光滑活动斜面体原来静止在水平面上，一质量为m的小物块从斜面底端以初速度v0滑上斜面，斜面体的速度达到最大值应出现在：
A．m在斜面最高处； B．m与斜面相对静止时；
C．m从斜面开始下滑时； D．m回到斜面底端时。
6．如图所示，在水平面上有两个物体A和B，质量分别为mA＝2kg，mB＝1kg，A和B相距x＝9.5m，A以v0＝10m/s的初速度向静止的B运动。已知A从开始运动到碰后停止运动共运动了5s，碰后B运动多长时间而停止运动（已知物体与水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.1，取g＝10m/s2，A、B相碰时间极短，可忽略）（ ）
A．2s B．3s C．8s D．10s
7．如图甲所示为某实验小组验证动量守恒定律的实验装置，他们将光滑的长木板固定在桌面上，甲、乙两小车放在木板是并在小车上安装好位移传感器的发射器，且在两车相对面上涂上黏性物质. 现同时给两车一定的初速度，使甲、乙沿水平面上同一条直线运动，发生碰撞后两车粘在一起，两车的位置x随时间t变化的图象如图乙所示. 甲、乙两车质量（含发射器）分别为1kg和8kg，则下列说法正确的是
A．两车碰撞前总动量大于碰撞后总动量 B．碰撞过程中甲车损失的动能是
C．碰撞后两车的总动能比碰前的总动能小 D．两车碰撞过程为弹性碰撞
8．a、b两球在光滑的水平面上沿同一直线，同一方向运动，a球的动量是5千克·米/秒，b球的动量是7千克·米/秒．当a球追上b球时发生碰撞，则碰撞后，a、b两球的动量可能是：( )
A．Pa=6kg·m/s， Pb=6 kg·m/s； B．Pa=3 kg·m/s， Pb=9 kg·m/s；
C．Pa=－2 kg·m/s，Pb=14 kg·m/s D．Pa=－5 kg·m/s， Pb=15 kg·m/s．
9．如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为M的木块，现有质量为m0的子弹以大小为v0的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度为g。下列说法正确的是
A．子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒
B．子弹射入木块后的瞬间，速度大小为
C．子弹射入木块后的瞬间，绳子拉力等于
D．子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大于
10．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，碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，则碰后B球的速度大小可能是( )
A．0.7v B．0.6v
C．0.4v D．0.2v
11．A，B两物体在水平面上相向运动，其中物体A的质量为m1＝4 kg，两物体发生碰撞前后的运动情况如图所示。则：
(1)由图可知A，B两物体在_____时刻发生碰撞，B物体的质量m2＝________kg。
(2)碰撞过程中，系统的机械能损失量为______________J
12．如图所示,甲木块的质量为m1=2kg,以v=4m/s的速度沿光滑水平地面向前运动,正前方有一静止的、质量为m2=3kg的乙木块,乙上连有一轻质弹簧。则甲木块与弹簧接触后弹簧获得的最大弹性势能为___J，乙木块受到的冲量I= ___________NS
13．A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动，图表示发生碰撞前后的v-t图线，由图线可以判断,A、B的质量比为________,A、B作用前后总动量 __________(填“守恒”或“不守恒”）,A、B作用前后总动能___________（填“改变”或“不变”)
参考答案
1．B
【解析】设碰撞前A球的速度为v，当两球压缩最紧时，速度相等，根据动量守恒得， ，则，在碰撞过程中总机械能守恒，有，得，故B正确，ACD错误。
点睛：两球压缩最紧时，两球速度相等．根据碰撞过程中动量守恒，以及总机械能守恒求出碰前A球的速度。
2．C
【解析】
A．物体所受合外力越大，加速度就越大，物体速度变化就越快，所以它的动量变化就越快，故A正确；
B．发射火箭的基本原理是利用直接喷出的高温高压气体，获得强大的反冲推力，选项B正确；
C．物体所受合外力对其所做总功为零，则该物体机械能不一定守恒，例如匀速上升的物体，选项C错误；
D．某系统在爆炸或碰撞瞬间内力远大于外力，可近似认为该系统动量守恒，选项D正确；
3．A
【解析】
以A、B两球组成的系统为对象。设两球的质量均为m。当A球追上B球时发生碰撞，遵守动量守恒。碰撞前总动量为： kg?m/s=13kg?m/s，碰撞前总动能为：。
A、碰撞后，总动量为kg?m/s=13kg?m/s，符合动量守恒定律。碰撞后总动能为，总动能不增加，A正确；
B、碰撞后，总动量为kg?m/s=13kg?m/s，符合动量守恒定律。碰撞后总动能为，总动能增加，违反了能量守恒定律，不可能，B错误；
C、碰撞后，总动量为 kg?m/s=12kg?m/s不符合动量守恒定律，不可能发生，C错误；
D、碰撞后，总动量为kg?m/s=13kg?m/s，符合动量守恒定律。碰撞后总动能为，符合总动能不增加；由于两球的质量相等，碰撞后A的动量较大，速度较大，两者又同向运动，不符合实际运动情况，是不可能的，D错误。
4．D
【解析】
碰撞前，A动量为：pA=mv，B动量为零，系统的总动量为mv；碰撞后，A动量为零，B动量为pB=mv，系统的总动量为mv；故A球动量的改变量△pA=0-mv=-mv；B球动量的改变量△pB=mv-0=mv；A、B系统的总动量的改变△p为0，故选D。
5．D
【解析】
当物块m向上滑时，对斜面体有垂直斜面斜向下的压力，此压力有水平方向的分量而使斜面体做加速运动；同样，当物块m向下滑时，对斜面体有垂直斜面斜向下的压力，此压力有水平方向的分量仍会使斜面体做加速运动，可知斜面体的速度达到最大值应出现在m回到斜面底端时，故选D.
6．D
【解析】
根据牛顿第二定律得：
A物体碰撞前后做匀减速直线运动的加速度为：，
B物体碰撞后做匀减速直线运动的加速度为：，
设物体A与B碰撞前的速度为v1，碰撞后的速度为v2，碰撞后B的速度为v3，
根据运动学基本公式得：，解得：v1＝9m/s，
所以A碰前运动的时间为：，
则碰撞后A物体运动的时间为：t2＝t﹣t1＝4s，
即A物体碰撞后经过4s停止运动，可得A碰后速度，
在碰撞过程中，系统动量守恒，设A的速度为正，根据动量守恒定律得： ，且，解得：v3＝10m/s，
碰撞后B做匀减速直线运动，则碰撞后B运动的时间为：，即碰后B运动10s停止。D正确，ABC错误
7．C
【解析】
设甲、乙两车碰撞前的速度大小为v1、v2，碰后的速度大小为v3，结合题图乙得，，以向右为正方向，碰前总动量，碰后总动量，则两车碰撞前总动量等于碰撞后总动量，A错误；碰撞前甲车动能为，碰撞后甲车动能为，所以碰撞过程中甲车损失的动能是，B错误；碰前甲、乙两车的总动能为6J，碰后甲、乙两车的总动能为2J，则选项C正确；两车碰撞过程中机械能不守恒，发生的是完全非弹性碰撞，D错误.
8．BC
【解析】
由题，碰撞后，两球的动量方向都与原来方向相同，a的动量不可能沿原方向增大．故A错误．碰撞前，a的速度大于b的速度va＞vb，则有，得到ma＜mb．根据碰撞过程总动能不增加，则有，得到ma≤2mb，满足ma＜mb．故B正确．根据碰撞过程总动能不增加，则有：得到ma≤7mb，满足ma＜mb．故C正确．D选项可以看出，碰撞后a的动能不变，而b的动能增大，违反了能量守恒定律．故D错误．
9．BD
【解析】
A、圆环、木块和子弹构成的系统水平方向没有外力，水平方向动量守恒，A错误
B、子弹射入木块后的瞬间，子弹和木块组成的系统水平方向动量守恒，所以可得，，B正确
C、子弹射入木块后的瞬间，速度大小为，圆环没有移动，根据圆周运动向心力的构成可知，C错误
D、子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力等于T+mg，大于，D正确
10．BC
【解析】
若AB发生弹性碰撞，碰后B球的速度最大，若AB发生完全非弹性碰撞，碰后B球的速度最小，根据动量守恒定律和能量守恒定律求出碰撞后B球的速度范围，然后分析答题；
【详解】
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：
由机械能守恒定律得：，
解得：，，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：，解得：
则碰撞后B球的速度范围是：，则碰后B球的速度大小可能是和，不可能是和，故AD错误，BC正确．
【点睛】
本题的关键是要掌握碰撞的基本规律：动量守恒定律，知道弹性碰撞遵守两大守恒定律：动量守恒定律与机械能守恒定律，解答时要注意选择正方向，用符号表示速度的方向．
11．2 s 6 30 J
【解析】
（1）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
（2）根据能量守恒得，损失的机械能为：△E＝mAvA2+mBvB2?(mA+mB)v2
代入数据得：△E=30J．
12． 9.6J 4.8NS
【解析】当滑块甲、乙的速度相同时，间距最小，弹簧压缩量最大，弹簧的弹性势能最大，设向右为正方向，由动量守恒定律有：
弹簧的最大弹性势等于滑块甲、乙系统损失的动能：
联立并代入数据解得： ；
乙木块受到的冲量。
点睛：解决本题首先要明确研究的过程，其次把握信隐含的条件：弹簧伸长最长时两木块的速度相同．考查学生应用动量守恒定律和能量守恒定律解决物理问题的能力。
13． 3:2 守恒 不变
【解析】碰撞过程动量守恒，根据动量守恒定律 ，得；作用前总动能，作用后总动能 ，可见作用前后总动能不变
1．在光滑水平面上有两个相同的弹性小球A、B，质量都是m，现A球向B球运动，B球静止，发生正碰，已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为Ep，则碰撞前A的速度等于( )
A． B．2 C． D．2
2．下面物理原理中说法不正确的是( )
A．物体所受合外力越大，它的动量变化就越快
B．发射火箭的基本原理是利用直接喷出的高温高压气体，获得强大的反冲推力
C．物体所受合外力对其所做总功为零，则该物体机械能一定守恒
D．某系统在爆炸或碰撞瞬间内力远大于外力，可近似认为该系统动量守恒
3．两个质量相等的小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动，A球的动量是8kg·m/s，B球的动量是5kg·m/s，A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能值是（ ）
A．PA=6kg·m/s，PB=7kg·m/s B．PA=3kg·m/s，PB=10kg·m/s
C．PA=－2kg·m/s，PB=14kg·m/s D．PA=7kg·m/s，PB=6kg·m/s
4．在光滑的水平面上有两个质量均为m的小球A和B,B球静止,A球以速度v和B球发生碰撞.碰后两球交换速度.则A、B球动量的改变量△PA、△PB和A、B系统的总动量的改变量△P为
A．△PA=mv,△PB=-mv,△p=2mv B．△PA=mv, △PB=-mv,△P=0
C．△PA=0, △PB=mv, △P=mv D．△PA=-mv,△PB=mv, △P=0
5．质量为M的光滑活动斜面体原来静止在水平面上，一质量为m的小物块从斜面底端以初速度v0滑上斜面，斜面体的速度达到最大值应出现在：
A．m在斜面最高处； B．m与斜面相对静止时；
C．m从斜面开始下滑时； D．m回到斜面底端时。
6．如图所示，在水平面上有两个物体A和B，质量分别为mA＝2kg，mB＝1kg，A和B相距x＝9.5m，A以v0＝10m/s的初速度向静止的B运动。已知A从开始运动到碰后停止运动共运动了5s，碰后B运动多长时间而停止运动（已知物体与水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.1，取g＝10m/s2，A、B相碰时间极短，可忽略）（ ）
A．2s B．3s C．8s D．10s
7．如图甲所示为某实验小组验证动量守恒定律的实验装置，他们将光滑的长木板固定在桌面上，甲、乙两小车放在木板是并在小车上安装好位移传感器的发射器，且在两车相对面上涂上黏性物质. 现同时给两车一定的初速度，使甲、乙沿水平面上同一条直线运动，发生碰撞后两车粘在一起，两车的位置x随时间t变化的图象如图乙所示. 甲、乙两车质量（含发射器）分别为1kg和8kg，则下列说法正确的是
A．两车碰撞前总动量大于碰撞后总动量 B．碰撞过程中甲车损失的动能是
C．碰撞后两车的总动能比碰前的总动能小 D．两车碰撞过程为弹性碰撞
8．a、b两球在光滑的水平面上沿同一直线，同一方向运动，a球的动量是5千克·米/秒，b球的动量是7千克·米/秒．当a球追上b球时发生碰撞，则碰撞后，a、b两球的动量可能是：( )
A．Pa=6kg·m/s， Pb=6 kg·m/s； B．Pa=3 kg·m/s， Pb=9 kg·m/s；
C．Pa=－2 kg·m/s，Pb=14 kg·m/s D．Pa=－5 kg·m/s， Pb=15 kg·m/s．
9．如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为M的木块，现有质量为m0的子弹以大小为v0的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度为g。下列说法正确的是
A．子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒
B．子弹射入木块后的瞬间，速度大小为
C．子弹射入木块后的瞬间，绳子拉力等于
D．子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大于
10．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，碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，则碰后B球的速度大小可能是( )
A．0.7v B．0.6v
C．0.4v D．0.2v
11．A，B两物体在水平面上相向运动，其中物体A的质量为m1＝4 kg，两物体发生碰撞前后的运动情况如图所示。则：
(1)由图可知A，B两物体在_____时刻发生碰撞，B物体的质量m2＝________kg。
(2)碰撞过程中，系统的机械能损失量为______________J
12．如图所示,甲木块的质量为m1=2kg,以v=4m/s的速度沿光滑水平地面向前运动,正前方有一静止的、质量为m2=3kg的乙木块,乙上连有一轻质弹簧。则甲木块与弹簧接触后弹簧获得的最大弹性势能为___J，乙木块受到的冲量I= ___________NS
13．A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动，图表示发生碰撞前后的v-t图线，由图线可以判断,A、B的质量比为________,A、B作用前后总动量 __________(填“守恒”或“不守恒”）,A、B作用前后总动能___________（填“改变”或“不变”)
参考答案
1．B
【解析】设碰撞前A球的速度为v，当两球压缩最紧时，速度相等，根据动量守恒得， ，则，在碰撞过程中总机械能守恒，有，得，故B正确，ACD错误。
点睛：两球压缩最紧时，两球速度相等．根据碰撞过程中动量守恒，以及总机械能守恒求出碰前A球的速度。
2．C
【解析】
A．物体所受合外力越大，加速度就越大，物体速度变化就越快，所以它的动量变化就越快，故A正确；
B．发射火箭的基本原理是利用直接喷出的高温高压气体，获得强大的反冲推力，选项B正确；
C．物体所受合外力对其所做总功为零，则该物体机械能不一定守恒，例如匀速上升的物体，选项C错误；
D．某系统在爆炸或碰撞瞬间内力远大于外力，可近似认为该系统动量守恒，选项D正确；
3．A
【解析】
以A、B两球组成的系统为对象。设两球的质量均为m。当A球追上B球时发生碰撞，遵守动量守恒。碰撞前总动量为： kg?m/s=13kg?m/s，碰撞前总动能为：。
A、碰撞后，总动量为kg?m/s=13kg?m/s，符合动量守恒定律。碰撞后总动能为，总动能不增加，A正确；
B、碰撞后，总动量为kg?m/s=13kg?m/s，符合动量守恒定律。碰撞后总动能为，总动能增加，违反了能量守恒定律，不可能，B错误；
C、碰撞后，总动量为 kg?m/s=12kg?m/s不符合动量守恒定律，不可能发生，C错误；
D、碰撞后，总动量为kg?m/s=13kg?m/s，符合动量守恒定律。碰撞后总动能为，符合总动能不增加；由于两球的质量相等，碰撞后A的动量较大，速度较大，两者又同向运动，不符合实际运动情况，是不可能的，D错误。
4．D
【解析】
碰撞前，A动量为：pA=mv，B动量为零，系统的总动量为mv；碰撞后，A动量为零，B动量为pB=mv，系统的总动量为mv；故A球动量的改变量△pA=0-mv=-mv；B球动量的改变量△pB=mv-0=mv；A、B系统的总动量的改变△p为0，故选D。
5．D
【解析】
当物块m向上滑时，对斜面体有垂直斜面斜向下的压力，此压力有水平方向的分量而使斜面体做加速运动；同样，当物块m向下滑时，对斜面体有垂直斜面斜向下的压力，此压力有水平方向的分量仍会使斜面体做加速运动，可知斜面体的速度达到最大值应出现在m回到斜面底端时，故选D.
6．D
【解析】
根据牛顿第二定律得：
A物体碰撞前后做匀减速直线运动的加速度为：，
B物体碰撞后做匀减速直线运动的加速度为：，
设物体A与B碰撞前的速度为v1，碰撞后的速度为v2，碰撞后B的速度为v3，
根据运动学基本公式得：，解得：v1＝9m/s，
所以A碰前运动的时间为：，
则碰撞后A物体运动的时间为：t2＝t﹣t1＝4s，
即A物体碰撞后经过4s停止运动，可得A碰后速度，
在碰撞过程中，系统动量守恒，设A的速度为正，根据动量守恒定律得： ，且，解得：v3＝10m/s，
碰撞后B做匀减速直线运动，则碰撞后B运动的时间为：，即碰后B运动10s停止。D正确，ABC错误
7．C
【解析】
设甲、乙两车碰撞前的速度大小为v1、v2，碰后的速度大小为v3，结合题图乙得，，以向右为正方向，碰前总动量，碰后总动量，则两车碰撞前总动量等于碰撞后总动量，A错误；碰撞前甲车动能为，碰撞后甲车动能为，所以碰撞过程中甲车损失的动能是，B错误；碰前甲、乙两车的总动能为6J，碰后甲、乙两车的总动能为2J，则选项C正确；两车碰撞过程中机械能不守恒，发生的是完全非弹性碰撞，D错误.
8．BC
【解析】
由题，碰撞后，两球的动量方向都与原来方向相同，a的动量不可能沿原方向增大．故A错误．碰撞前，a的速度大于b的速度va＞vb，则有，得到ma＜mb．根据碰撞过程总动能不增加，则有，得到ma≤2mb，满足ma＜mb．故B正确．根据碰撞过程总动能不增加，则有：得到ma≤7mb，满足ma＜mb．故C正确．D选项可以看出，碰撞后a的动能不变，而b的动能增大，违反了能量守恒定律．故D错误．
9．BD
【解析】
A、圆环、木块和子弹构成的系统水平方向没有外力，水平方向动量守恒，A错误
B、子弹射入木块后的瞬间，子弹和木块组成的系统水平方向动量守恒，所以可得，，B正确
C、子弹射入木块后的瞬间，速度大小为，圆环没有移动，根据圆周运动向心力的构成可知，C错误
D、子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力等于T+mg，大于，D正确
10．BC
【解析】
若AB发生弹性碰撞，碰后B球的速度最大，若AB发生完全非弹性碰撞，碰后B球的速度最小，根据动量守恒定律和能量守恒定律求出碰撞后B球的速度范围，然后分析答题；
【详解】
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：
由机械能守恒定律得：，
解得：，，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：，解得：
则碰撞后B球的速度范围是：，则碰后B球的速度大小可能是和，不可能是和，故AD错误，BC正确．
【点睛】
本题的关键是要掌握碰撞的基本规律：动量守恒定律，知道弹性碰撞遵守两大守恒定律：动量守恒定律与机械能守恒定律，解答时要注意选择正方向，用符号表示速度的方向．
11．2 s 6 30 J
【解析】
（1）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
（2）根据能量守恒得，损失的机械能为：△E＝mAvA2+mBvB2?(mA+mB)v2
代入数据得：△E=30J．
12． 9.6J 4.8NS
【解析】当滑块甲、乙的速度相同时，间距最小，弹簧压缩量最大，弹簧的弹性势能最大，设向右为正方向，由动量守恒定律有：
弹簧的最大弹性势等于滑块甲、乙系统损失的动能：
联立并代入数据解得： ；
乙木块受到的冲量。
点睛：解决本题首先要明确研究的过程，其次把握信隐含的条件：弹簧伸长最长时两木块的速度相同．考查学生应用动量守恒定律和能量守恒定律解决物理问题的能力。
13． 3:2 守恒 不变
【解析】碰撞过程动量守恒，根据动量守恒定律 ，得；作用前总动能，作用后总动能 ，可见作用前后总动能不变