开封市置地高中2019-2020学年高中物理人教版选修3-5：16.4碰撞 同步练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 开封市置地高中2019-2020学年高中物理人教版选修3-5：16.4碰撞 同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 404.0KB | ||
| 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 | 2020-07-17 14:14:01 | ||
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文档简介
1.1物体的碰撞
1．如图所示，静止在光滑水平面上的小车质量为M，固定在小车上的杆用长为l的轻绳与质量为m的小球相连，将小球拉至水平右端后放手，则小车向右移动的最大距离为( )
A． B． C． D．
2．质量为m的木块和质量为M（M＞m）的铁块用细线连接刚好能在水中某个位置悬浮不动，此时木块至水面距离为h，铁块至水底的距离为H（两物体均可视为质点）.突然细线断裂，忽略两物体运动中受到的水的阻力，只考虑重力及浮力，若铁块和木块同时分别到达水面水底，以铁块和木块为系统，以下说法正确的是（ ）
A．该过程中系统动量不守恒
B．该过程中铁块和木块均做匀速直线运动
C．同时到达水面、水底时，两物体速度大小相等
D．系统满足MH=mh
3．两名质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平冰面上，现在，其中一人向另一人抛出一个篮球，另一人接球后再抛回。如此反复几次后，甲和乙最后速率v甲、v乙关系的是（ ）
A．若甲最先抛球，则一定是v甲＞v乙
B．若乙最先抛球，则一定是v甲＞v乙
C．无论甲、乙谁先抛球，只要乙最后接球，就应是v甲＞v乙
D．无论怎样抛球和接球，都是v甲＞v乙
4．质量为M的砂车沿光滑水平面以速度v0做匀速直线运动，此时从砂车上方落入一只质量为m的铁球，如图所示，则铁球落入砂车后（ ）
A．砂车立即停止运动
B．砂车仍做匀速运动，速度等于v0
C．砂车仍做匀速运动，速度小于v0
D．砂车仍做匀速运动，速度大于v0
5．如图所示，光滑水平面上静置一质量为M的木块，由一轻弹簧连在墙上，有一质量为m的子弹以速度v0水平射入木块并留在其中，当木块第一次回到原来位置的过程中，墙对弹簧的冲量大小为（ ）
A．0 B． C． D．2mv0
6．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
7．如图所示，小车AB放在光滑的水平面上，A端固定一个轻弹簧，B端粘有油泥，小车AB总质量为M=3kg，质量为m=1kg的光滑木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，此时弹簧的弹性势能为6J，且小车AB和木块C都静止。当突然烧断细绳时，木块C被释放，使木块C离开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥迅速粘在一起，忽略一切摩擦力。以下说法正确的是（ ）
A．弹簧伸长过程中木块C向右运动，同时小车AB也向右运动
B．木块C与B碰前，木块C与小车AB的速率之比为3∶1
C．木块C与油泥粘在一起后，小车AB立即停止运动
D．木块脱离弹簧时的速度大小为3m/s
8．如图所示为两物体A、B在没有其他外力作用时相互作用前后的速度—时间（v－t）图像，则由图像可知（ ）
A．A、B作用前后总动量不守恒
B．一定是A物体追及B物体发生碰撞
C．A、B的质量之比为5∶3
D．该碰撞是弹性碰撞
9．如图甲所示，长木板A静止在光滑的水平面上，质量m＝2 kg的物体B以v0＝2 m/s的水平速度滑上A的表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示，则下列说法中正确的是 ( )
A．木板获得的动能为1 J
B．系统损失的机械能为2 J
C．木板A的最小长度为1 m
D．A、B间的动摩擦因数为0.2
10．如图所示，在光滑的水平面上，静止小车内有一劲度系数很大的弹簧被A和B两物体压缩，且弹簧被锁定。A和B的质量之比为1∶2，它们与小车间的动摩擦因数相等。解除锁定后两物体在极短时间内与弹簧分开，分别向左、右运动，两物体相对小车先后静止下来，且都未与车壁相碰，则（ ）
A．小车始终静止在水平面上
B．B先相对小车静止下来
C．最终小车水平向右匀速运动
D．最终小车静止在水平地面上
11．如图所示，一辆质量为M的小车以速度v1在光滑水平面上向右运动，一质量为m、速度为v2物体以俯角为θ的方向落到车上并埋在车里的砂中，此时小车的速度为_________________.
12．如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A、B，放在光滑的水平面上，若物体A被水平速度为v0的子弹射中，且后者嵌在物体A的中心，已知物体A的质量是物体B质量的3/4，子弹质量是物体B的1/4，弹簧被压缩到最短时，物体A、B的速度为___________.
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。
14．“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球，原来静止的被碰小球，由实验测得它们在碰撞前后的图象如图所示，由图可知，入射小球碰撞前的是_______入射小球碰撞后的是_______被碰小球碰撞后的是_______由此得出结论_______.
参考答案
1．C
【解析】
当小球向下摆动的过程中，小球与小车组成的系统在水平方向不受外力，满足水平方向动量守恒定律，开始系统水平方向动量为零，所以水平方向任意时刻m与M的动量等大反向；以小球和小车组成的系统，小球与小车组成的系统水平方向平均动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：…①，①式两边同时乘以t解得：，即：mS1=MS2…②；小球和小车共走过的距离为2L，有：S1+S2=2l…③，由②③解得：，故C正确，ABD错误。
2．D
【解析】
A.以铁块和木块为系统，细线断裂前后系统受力情况不变，所受合力均为零，因此在分别到达水面、水底前，系统动量守恒，选项A错误；
B. 该过程中铁块和木块均做匀加速直线运动，选项B错误；
C.在任一时刻均有Mv1=mv2，由于二者质量不相等，因此同一时刻两物体速度大小不同，选项C错误.
D.由可得，即MH=mh.故选项D正确.
3．C
【解析】
甲、乙两人与球组成的系统动量守恒，故最终甲、乙的动量大小必相等，谁最后接球，谁的质量中就包含了球的质量，即质量大，由动量守恒定律得m1v1=m2v2，因此最终谁接球谁的速率小.
A. 若甲最先抛球，则一定是v甲＞v乙，与结论不相符，选项A错误；
B. 若乙最先抛球，则一定是v甲＞v乙，与结论不相符，选项B错误；
C. 无论甲、乙谁先抛球，只要乙最后接球，就应是v甲＞v乙，与结论相符，选项C正确；
D. 无论怎样抛球和接球，都是v甲＞v乙，与结论不相符，选项D错误；
4．C
【解析】
铁球和砂车组成的系统水平方向不受外力，故水平方向动量守恒，设砂车的初速度方向为正，则有Mv0=（m+M）v＇，得，即砂车仍做匀速运动，速度小于v0.
A. 砂车立即停止运动，与结论不相符，选项A错误；
B. 砂车仍做匀速运动，速度等于v0，与结论不相符，选项B错误；
C. 砂车仍做匀速运动，速度小于v0，与结论相符，选项C正确；
D. 砂车仍做匀速运动，速度大于v0，与结论不相符，选项D错误；
5．D
【解析】
由于子弹射入木块的时间极短，系统的动量守恒，取向右为正向，根据动量守恒定律得
mv0=(M+m) v，
解得
从弹簧被压缩到木块第一次回到原来的位置过程中，系统速度大小不变，方向改变，对木块（含子弹），根据动量定理得
由于弹簧的质量不计，则墙对弹簧的弹力等于弹簧对木块的弹力，所以墙对弹簧的冲量大小等于弹簧对木块的冲量大小，为2mv0
A. 0，与结论不相符，选项A错误；
B. ，与结论不相符，选项B错误；
C. ，与结论不相符，选项C错误；
D. 2mv0，与结论相符，选项D正确；
6．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。
7．BCD
【解析】
以木块和小车为系统，在水平方向不受外力，动量守恒，规定水平向右为正方向，由动量守恒定律得：。由机械能守恒定律得，解得v1=-1m/s；v2=3m/s，弹簧伸长过程中，木块C向右运动，小车AB左运动。
A.由上面分析可知，木块C向右运动，小车AB左运动，故A错误；
B.因为v1=-1m/s；v2=3m/s，木块C与B碰前，木块C与小车AB的速率之比为3∶1，故B正确；
C.木块C与油泥粘在一起后，木块C和小车AB成为一个整体，总动量为0，整体的速度为0。所以木块C与油泥粘在一起后，小车AB立即停止运动，故C正确；
D.木块脱离弹簧时的速度大小为3m/s，与上述计算结果相符，故D正确。
8．BCD
【解析】
A.由题意可知，物体A、B组成的系统不受外力作用，则系统动量守恒，故A错误；
B.因为初状态，A的速度大于B的速度，末状态，A的速度小于B的速度，而物体A、B组成的系统不受外力作用，所以一定是A物体追及B物体发生碰撞，故B正确；
C.由动量守恒定律得：，解得，故C正确；
D.碰前的机械能；碰后的机械能，碰前的机械能等于碰后机械能，所以是该碰撞是弹性碰撞，故D正确。
9．ABC
【解析】
A．设木板的质量为M，由动量守恒得，木板获得的速度为，解得．木板获得的动能为．故A正确；
B．系统损失的机械能为．故B正确；
C．由图得到：0-1s内B的位移为，A的位移为，木板A的最小长度为．故C正确；
D．由斜率大小等于加速度大小，得到B的加速度大小为，根据牛顿第二定律得：，代入解得，．故D错误；
10．BD
【解析】
A、B项：A、B的质量之比为1：2，动摩擦因数相等，则A对小车的摩擦小于B对小车的摩擦力，B对小车的摩擦力向右，A对小车的摩擦力向左，所以小车向右运动，放开弹簧后物体在极短时间内与弹簧分开，弹簧弹开的瞬间，B的速度小于A的速度，两物体的加速度大小相等，可知B先相对小车静止，故A错误，B正确；
C、D项：因为A、B知小车组成的系统动量守恒，可知，两物体相对小车静止时，由于开始总动量为0，最终相对小车静止，可知最终小车静止在不平面上，故C错误，D正确。
11．
【解析】小球和小车组成的系统水平方向动量守恒，
解得：。
12．
【解析】设B的质量为m ，则A的质量是，子弹质量是，子弹和A、B木块组成的系统动量守恒：
解得：
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。
14．0.015，0.0075，0.0075，碰撞中mv的矢量和是守衡的量
【解析】
由图象可知，碰前入射小球的速度：
碰后入射球的速度：
被碰球碰后的速度：
入射球碰前的动量：，
入射小球碰撞后的，
被碰小球碰撞后的：，
碰后系统的总动量：．
通过计算发现：两小球碰撞前后的总动量相等，即：碰撞中动量守恒。
1．如图所示，静止在光滑水平面上的小车质量为M，固定在小车上的杆用长为l的轻绳与质量为m的小球相连，将小球拉至水平右端后放手，则小车向右移动的最大距离为( )
A． B． C． D．
2．质量为m的木块和质量为M（M＞m）的铁块用细线连接刚好能在水中某个位置悬浮不动，此时木块至水面距离为h，铁块至水底的距离为H（两物体均可视为质点）.突然细线断裂，忽略两物体运动中受到的水的阻力，只考虑重力及浮力，若铁块和木块同时分别到达水面水底，以铁块和木块为系统，以下说法正确的是（ ）
A．该过程中系统动量不守恒
B．该过程中铁块和木块均做匀速直线运动
C．同时到达水面、水底时，两物体速度大小相等
D．系统满足MH=mh
3．两名质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平冰面上，现在，其中一人向另一人抛出一个篮球，另一人接球后再抛回。如此反复几次后，甲和乙最后速率v甲、v乙关系的是（ ）
A．若甲最先抛球，则一定是v甲＞v乙
B．若乙最先抛球，则一定是v甲＞v乙
C．无论甲、乙谁先抛球，只要乙最后接球，就应是v甲＞v乙
D．无论怎样抛球和接球，都是v甲＞v乙
4．质量为M的砂车沿光滑水平面以速度v0做匀速直线运动，此时从砂车上方落入一只质量为m的铁球，如图所示，则铁球落入砂车后（ ）
A．砂车立即停止运动
B．砂车仍做匀速运动，速度等于v0
C．砂车仍做匀速运动，速度小于v0
D．砂车仍做匀速运动，速度大于v0
5．如图所示，光滑水平面上静置一质量为M的木块，由一轻弹簧连在墙上，有一质量为m的子弹以速度v0水平射入木块并留在其中，当木块第一次回到原来位置的过程中，墙对弹簧的冲量大小为（ ）
A．0 B． C． D．2mv0
6．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
7．如图所示，小车AB放在光滑的水平面上，A端固定一个轻弹簧，B端粘有油泥，小车AB总质量为M=3kg，质量为m=1kg的光滑木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，此时弹簧的弹性势能为6J，且小车AB和木块C都静止。当突然烧断细绳时，木块C被释放，使木块C离开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥迅速粘在一起，忽略一切摩擦力。以下说法正确的是（ ）
A．弹簧伸长过程中木块C向右运动，同时小车AB也向右运动
B．木块C与B碰前，木块C与小车AB的速率之比为3∶1
C．木块C与油泥粘在一起后，小车AB立即停止运动
D．木块脱离弹簧时的速度大小为3m/s
8．如图所示为两物体A、B在没有其他外力作用时相互作用前后的速度—时间（v－t）图像，则由图像可知（ ）
A．A、B作用前后总动量不守恒
B．一定是A物体追及B物体发生碰撞
C．A、B的质量之比为5∶3
D．该碰撞是弹性碰撞
9．如图甲所示，长木板A静止在光滑的水平面上，质量m＝2 kg的物体B以v0＝2 m/s的水平速度滑上A的表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示，则下列说法中正确的是 ( )
A．木板获得的动能为1 J
B．系统损失的机械能为2 J
C．木板A的最小长度为1 m
D．A、B间的动摩擦因数为0.2
10．如图所示，在光滑的水平面上，静止小车内有一劲度系数很大的弹簧被A和B两物体压缩，且弹簧被锁定。A和B的质量之比为1∶2，它们与小车间的动摩擦因数相等。解除锁定后两物体在极短时间内与弹簧分开，分别向左、右运动，两物体相对小车先后静止下来，且都未与车壁相碰，则（ ）
A．小车始终静止在水平面上
B．B先相对小车静止下来
C．最终小车水平向右匀速运动
D．最终小车静止在水平地面上
11．如图所示，一辆质量为M的小车以速度v1在光滑水平面上向右运动，一质量为m、速度为v2物体以俯角为θ的方向落到车上并埋在车里的砂中，此时小车的速度为_________________.
12．如图所示，一轻质弹簧两端连着物体A、B，放在光滑的水平面上，若物体A被水平速度为v0的子弹射中，且后者嵌在物体A的中心，已知物体A的质量是物体B质量的3/4，子弹质量是物体B的1/4，弹簧被压缩到最短时，物体A、B的速度为___________.
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。
14．“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球，原来静止的被碰小球，由实验测得它们在碰撞前后的图象如图所示，由图可知，入射小球碰撞前的是_______入射小球碰撞后的是_______被碰小球碰撞后的是_______由此得出结论_______.
参考答案
1．C
【解析】
当小球向下摆动的过程中，小球与小车组成的系统在水平方向不受外力，满足水平方向动量守恒定律，开始系统水平方向动量为零，所以水平方向任意时刻m与M的动量等大反向；以小球和小车组成的系统，小球与小车组成的系统水平方向平均动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：…①，①式两边同时乘以t解得：，即：mS1=MS2…②；小球和小车共走过的距离为2L，有：S1+S2=2l…③，由②③解得：，故C正确，ABD错误。
2．D
【解析】
A.以铁块和木块为系统，细线断裂前后系统受力情况不变，所受合力均为零，因此在分别到达水面、水底前，系统动量守恒，选项A错误；
B. 该过程中铁块和木块均做匀加速直线运动，选项B错误；
C.在任一时刻均有Mv1=mv2，由于二者质量不相等，因此同一时刻两物体速度大小不同，选项C错误.
D.由可得，即MH=mh.故选项D正确.
3．C
【解析】
甲、乙两人与球组成的系统动量守恒，故最终甲、乙的动量大小必相等，谁最后接球，谁的质量中就包含了球的质量，即质量大，由动量守恒定律得m1v1=m2v2，因此最终谁接球谁的速率小.
A. 若甲最先抛球，则一定是v甲＞v乙，与结论不相符，选项A错误；
B. 若乙最先抛球，则一定是v甲＞v乙，与结论不相符，选项B错误；
C. 无论甲、乙谁先抛球，只要乙最后接球，就应是v甲＞v乙，与结论相符，选项C正确；
D. 无论怎样抛球和接球，都是v甲＞v乙，与结论不相符，选项D错误；
4．C
【解析】
铁球和砂车组成的系统水平方向不受外力，故水平方向动量守恒，设砂车的初速度方向为正，则有Mv0=（m+M）v＇，得，即砂车仍做匀速运动，速度小于v0.
A. 砂车立即停止运动，与结论不相符，选项A错误；
B. 砂车仍做匀速运动，速度等于v0，与结论不相符，选项B错误；
C. 砂车仍做匀速运动，速度小于v0，与结论相符，选项C正确；
D. 砂车仍做匀速运动，速度大于v0，与结论不相符，选项D错误；
5．D
【解析】
由于子弹射入木块的时间极短，系统的动量守恒，取向右为正向，根据动量守恒定律得
mv0=(M+m) v，
解得
从弹簧被压缩到木块第一次回到原来的位置过程中，系统速度大小不变，方向改变，对木块（含子弹），根据动量定理得
由于弹簧的质量不计，则墙对弹簧的弹力等于弹簧对木块的弹力，所以墙对弹簧的冲量大小等于弹簧对木块的冲量大小，为2mv0
A. 0，与结论不相符，选项A错误；
B. ，与结论不相符，选项B错误；
C. ，与结论不相符，选项C错误；
D. 2mv0，与结论相符，选项D正确；
6．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。
7．BCD
【解析】
以木块和小车为系统，在水平方向不受外力，动量守恒，规定水平向右为正方向，由动量守恒定律得：。由机械能守恒定律得，解得v1=-1m/s；v2=3m/s，弹簧伸长过程中，木块C向右运动，小车AB左运动。
A.由上面分析可知，木块C向右运动，小车AB左运动，故A错误；
B.因为v1=-1m/s；v2=3m/s，木块C与B碰前，木块C与小车AB的速率之比为3∶1，故B正确；
C.木块C与油泥粘在一起后，木块C和小车AB成为一个整体，总动量为0，整体的速度为0。所以木块C与油泥粘在一起后，小车AB立即停止运动，故C正确；
D.木块脱离弹簧时的速度大小为3m/s，与上述计算结果相符，故D正确。
8．BCD
【解析】
A.由题意可知，物体A、B组成的系统不受外力作用，则系统动量守恒，故A错误；
B.因为初状态，A的速度大于B的速度，末状态，A的速度小于B的速度，而物体A、B组成的系统不受外力作用，所以一定是A物体追及B物体发生碰撞，故B正确；
C.由动量守恒定律得：，解得，故C正确；
D.碰前的机械能；碰后的机械能，碰前的机械能等于碰后机械能，所以是该碰撞是弹性碰撞，故D正确。
9．ABC
【解析】
A．设木板的质量为M，由动量守恒得，木板获得的速度为，解得．木板获得的动能为．故A正确；
B．系统损失的机械能为．故B正确；
C．由图得到：0-1s内B的位移为，A的位移为，木板A的最小长度为．故C正确；
D．由斜率大小等于加速度大小，得到B的加速度大小为，根据牛顿第二定律得：，代入解得，．故D错误；
10．BD
【解析】
A、B项：A、B的质量之比为1：2，动摩擦因数相等，则A对小车的摩擦小于B对小车的摩擦力，B对小车的摩擦力向右，A对小车的摩擦力向左，所以小车向右运动，放开弹簧后物体在极短时间内与弹簧分开，弹簧弹开的瞬间，B的速度小于A的速度，两物体的加速度大小相等，可知B先相对小车静止，故A错误，B正确；
C、D项：因为A、B知小车组成的系统动量守恒，可知，两物体相对小车静止时，由于开始总动量为0，最终相对小车静止，可知最终小车静止在不平面上，故C错误，D正确。
11．
【解析】小球和小车组成的系统水平方向动量守恒，
解得：。
12．
【解析】设B的质量为m ，则A的质量是，子弹质量是，子弹和A、B木块组成的系统动量守恒：
解得：
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。
14．0.015，0.0075，0.0075，碰撞中mv的矢量和是守衡的量
【解析】
由图象可知，碰前入射小球的速度：
碰后入射球的速度：
被碰球碰后的速度：
入射球碰前的动量：，
入射小球碰撞后的，
被碰小球碰撞后的：，
碰后系统的总动量：．
通过计算发现：两小球碰撞前后的总动量相等，即：碰撞中动量守恒。