广州市白云中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：1.1物体的碰撞 同步练习（含解析）

1.1物体的碰撞
1．两个物体在光滑水平面上相向运动，在正碰以后都停下来，则这两个物体在碰撞以前（ ）
A．质量一定相等 B．速度大小一定相等
C．动量大小一定相等 D．动能大小一定相等
2．将一质量为0.2kg的小球以20m/s的初速度斜向上抛出，不计空气阻力，当小球落到与抛出点等高处时，小球动量大小改变了4kg·m/s,在这一过程经历的时间为
A．0.5s B．2s C．4s D．8s
3．如图所示，在光滑水平面上，用等大反向的 F1、 F2分别同时作用于 A、 B 两个静止的物体上，已知 ma＜mb，经过一段时间先撤去 F1， 再撤去 F2， 运动一段时间后两物体相碰并粘为一体，则粘合体最终将（ ）
A．静止
B．向左运动
C．向右运动
D．无法确定
4．如图所示,轻质弹簧连接着两个质量分别为M和的物体，连接体(M在前在光滑水平面上以速度v，速运动过程中，与质量为m的静止物块正碰，碰撞时间极短，在此过程中，下列情况可能发生的是
A．三者速度均变化，满足关系式
B．三者速度均变化，满足关系式
C．仅m0不变速，且满足关系式
D．仅m0不变速，满足关系式
5．如图所示,在光滑的水平面上放有一质量为M的物体P,物体P上有一半径为R的光滑四分之一圆弧轨道, 现让质量为m的小滑块Q（可视为质点）从轨道最高点由静止开始下滑至最低点的过程中
A．P、Q组成的系统动量不守恒，机械能守恒
B．P移动的距离为R
C．P、Q组成的系统动量守恒，机械能守恒
D．P移动的距离为R
6．对于质量不变的物体，下列关于动量的说法正确的是（ ）
A．若物体的速度不变，动量一定不变
B．若物体的速率不变，动量一定不变
C．若物体动能变化，动量一定变化
D．若物体动量变化，动能一定变化
7．质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量是8kg·m/s，B求的动量是4kg·m/s，当A求追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能值是（ ）
A．6kg·m/s,6kg·m/s
B．7kg·m/s,5kg·m/s
C．-2kg·m/s,14kg·m/s
D．-4kg·m/s,6kg·m/s
8．A、B两船的质量均为M，它们都静止在平静的湖面上，当A船上质量为M的人以水平速度v从A船跳到B船，再从B船跳回A船。经多次跳跃后，人最终跳到B船上，设水对船的阻力不计，则（ ）
A．A、B两船最终的速度大小之比为3：2
B．A、B（包括人）最终的动量大小之比为1：1
C．A、B（包括人）最终的动量之和为零
D．因为跳跃次数未知，故以上答案均无法确定
9．一木块静止在光滑水平面上，一颗子弹沿水平方向射入木块中，并留在了木块里。则在子弹射入木块的过程中（ ）
A．子弹对木块的冲量和木块对子弹的冲量大小相等
B．子弹对木块的冲量大于木块对子弹的冲量
C．子弹对木块做的功与木块对子弹做的功大小相等
D．子弹对木块做的功小于木块对子弹做的功
10．如图所示，质量为M、带有半径为R的四分之一光滑圆弧轨道的滑块静置于光滑水平地面上，且圆弧轨道底端与水平面平滑连接，O为圆心。质量为m的小滑块以水平向右的初速度冲上圆弧轨道，恰好能滑到最高点，已知M=2m。，则下列判断正确的是
A．小滑块冲上轨道的过程，小滑块机械能不守恒
B．小滑块冲上轨道的过程，小滑块与带有圆弧轨道的滑块组成的系统动量守恒
C．小滑块冲上轨道的最高点时，带有圆弧轨道的滑块速度最大且大小为
D．小滑块脱离圆弧轨道时，速度大小为
11．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_____。
12．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）
13．如图所示，粗糙水平面上静止放着相距的两块要同的长木板A、B，每块木板长均为L，与地面的动摩擦因数。一可视为质点的物块C以的初速度水平向右滑上木板A的左端，C的质量为每块木板质量2倍，C与木板的动摩擦因数。若A、B碰后速度相同但不粘连，碰撞时间极短，且A和B碰撞时C恰好运动到A的最右端，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)木板A与木板B相碰前瞬间的速度v1；
(2)木板A的长度L；
(3)木板A、B最终停下时，两者间的距离。
14．质量为m的长木板A静止在光滑水平面上，另两个质量也是m的物块B和C同时分别从A的左、右两端滑上A的上表面，初速度大小分别为v和2v，如图所示，物块B、C与长木板A间的动摩擦因数均为μ，假设物块B、C在长木板A表面上运动时始终没有碰撞。试求：
（1）B、C刚滑上长木板A时，A所受合外力为多大？
（2）长木板A的最终运动速度为多大？
（3）为使物块B、C不相撞，长木板A至少多长？
参考答案
1．C
【解析】
设碰撞前两个物体的动量分别为，根据动量守恒定律得，知碰撞前两个物体的动量大小相等，方向相反，质量、速度大小、动能不一定相等，故C正确．
2．B
【解析】
小球的度斜向上抛出，当小球落到与抛出点等高处时，由于小球在运动过程中只受到到一个重力，所以动量只在竖直方向变化，那么，速度在竖直方向上竖直方向的变化量为：
，
所以，经历的时间为：
，
所以，这个题ACD错误， B正确。
3．B
【解析】
两个推力等大、反向，F2作用时间长，冲量大。所以两力的总动量向左，根据动量定理，两物体的总动量沿F2方向，两物体粘为一体时将向左运动，故B正确，ACD错误。
故选：B
4．CD
【解析】
AB.由于M与m碰撞时间极短，所以的速度来不及变化，只有M和m速度发生变化，故AB错误；
CD.若M与m发生完全非弹性碰撞，则由动量守恒定律得：；若M与m发生弹性或非弹性碰撞，则由动量守恒定律得：，故CD正确。
5．AB
【解析】
AC.P和Q组成的系统，在水平方向上动量守恒,竖直方向上合力不为零，动量不守恒。而P和Q组成的系统，只有重力做功，机械能守恒。故A正确，C错误;
BD. P和Q组成的系统在水平方向上动量守恒，根据动量守恒定律得：
,
所以：
，
，
,
计算得出:
所以B正确，D错误。
6．AC
【解析】
A.因为速度是矢量，速度不变，即大小和方向都不变，由可知，动量是不变的，故A正确。
B. 因为速度是矢量，速率不变，即速度的大小不变，但是方向可能变化，因为动量是时矢量，速度的方向变化，动量也变化，故B错误。
C.因为动能是标量，动能变化了，说明速度的大小变化，所以动量也一定变化，故C正确。
D.因为动量是矢量，动量变化，可能是速度的方向变化，而大小不变，因为动能是标量，速度的方向变化而大小不变，动能不变，故D错误。
7．AB
【解析】
两球碰撞动量守恒，动能不增加，以下四个选项动量都是守恒的，只需比较碰前后的动能关系就可，动量和动能的关系为，可知碰前的总动能为
A.碰后的总动量为：，所以6kg·m/s,6kg·m/s是可能的，故A正确。
B. 碰后的总动量为：，所以7kg·m/s,5kg·m/s是可能的，故B正确。
C. 碰后的总动量为：，所以-2kg·m/s,14kg·m/s是不可能的，故C错误。
D. 碰后的总动量为：，所以-4kg·m/s,6kg·m/s是不可能的，故D错误。
8．BC
【解析】
A.两船和人的总动量守恒，由动量守恒定律可得，所以，故A错误。
B. 两船和人的总动量守恒，所以A船的动量和B船（包括人）的动量大小相等，方向相反，即A、B（包括人）最终的动量大小之比为1：1，故B正确。
C. 两船和人的总动量守恒，系统的的初动量为零，所以A、B（包括人）最终的动量之和为零，故C正确。
D.由上述分析可知D错误。
9．AD
【解析】
AB. 子弹对木块的作用力与木块对子弹的作用力是一对作用力与反作用力，故两者大小相等，作用时间也相等，所以子弹对木块的冲量和木块对子弹的冲量大小相等，故A正确，B错误。
CD. 子弹对木块的作用力与木块对子弹的作用力大小速度，但是子弹的对地位移大于木块的对地位移，子弹对木块做的功小于木块对子弹做的功，故C错误，D正确。
10．AD
【解析】
A.小滑块冲上轨道的过程，系统机械能守恒，小滑块机械能不守恒，选项A正确；
B.小滑块冲上轨道的过程，系统竖直方向受力不为零，动量不守恒，但系统在水平方向合力为零，动量守恒，选项B错误；
CD.有水平方向动量守恒和系统机械能守恒可得，小滑块冲到轨道的最高点时，圆弧轨道速度大小为；当m从圆弧轨道返回脱离圆弧轨道时，圆弧轨道速度最大，设脱离时小滑块和圆弧轨道的速度分别为，则有
m=m+M
=+
解得=，，故C错误， D正确。
11．；
【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：。
12．5 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：。
13．（1）2m/s（2）5m（3）1.5m
【解析】
(1)设A、B的质量均为m， C、A 相互作用的过程中，对A由牛顿第二定律有：
代入数据解得：
A运动位移d与B发生碰撞，则有：
代入数据解得：
木板A与B相碰前瞬间的速度：
(2)C、A相互作用过程中，对C：
代入数据解得：
C发生的位移为：
代入数据解得：
木板A的长度：
(3)碰前C的速度为：
A和B碰撞过程中动量守恒有：
代入数据解得：
A和B分离后，A板做匀减速运动有：
解得：
A从分离到停下发生位移为：
B板以的加速度做匀加速运动直到与C同速，设此过程经历时间为，有：
解得：
此过程B板的位移：
此后B和C一起以加速度做匀减速运动直到时停下，发生位移为：
木板A、B最终停下时，两者间的距离：
答：(1)木板A与木板B相碰前瞬间的速度；
(2)木板A的长度；
(3)木板A、B最终停下时，两者间的距离。
14．（1）FA合=0；（2）；（3）
【解析】
(1) 对A受力分析可知，A在竖直方向上受力平衡，在水平方向上因物块B、C与长木板A间的动摩擦因数均为μ，B、C质量相等，故FfCA=FfBA，即FA合=0.
(2)A、B、C组成的系统动量守恒，规定向左方向为正方向，由动量守恒定律有：
解得A、B、C最终的共同速度，即木板A最终运动的速度为.
(3)由能量转化与守恒定律有：
为使B、C不相撞由题意分析可知
解得：
即长木板A的最小长度为
答：(1)B、C刚滑上长木板A时，A所受合外力为0.
(2)长木板A的最终运动速度为.
(3)为使物块B、C不相撞，长木板A的最小长度为