广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-5：1.1物体的碰撞 课时训练（含解析）

1.1物体的碰撞
1．有关实际中的现象，下列说法不正确的是（　　）
A．火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度
B．体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力
C．用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响
D．为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度，驾驶室越坚固越好
2．A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动，如图表示发生碰撞前后的v－t图线，由图线可以判断(　　)
A．A、B的质量比为3∶1 B．A、B作用前后总动量守恒
C．A、B作用前后总动量不守恒 D．A、B作用前后总动能减小
3．在光滑水平面上有完全相同的、两球，其动量大小分别为与，方向均为向东，球在球后，当球追上球后，两球发生正碰。则相碰以后，、两球的动量可能分别为（ ）
A．，
B．，
C．，
D．，
4．物体做曲线运动的过程中以下物理量一定会发生变化的是（　　）
A．加速度 B．动能 C．动量 D．机械能
5．一子弹从水平方向飞来打穿一放在光滑的水平面上的木块。关于此过程，对子弹和木块组成的系统，以下看法正确的是（　　）
A．动量守恒，机械能守恒
B．动量守恒，机械能不守恒
C．动量不守恒，机械能守恒
D．动量不守恒，机械能不守恒
6．如图所示，物块A、B的质量分别为mA＝2kg，mB＝3kg，物块A左侧固定有一轻质弹簧。开始B静止于光滑的水平面上，A以v0＝5m/s的速度沿着两者连线向B运动，某一时刻弹簧的长度最短。则以下看法正确的是（　　）
A．弹簧最短时A的速度大小为1m/s
B．弹簧最短时A的速度大小为2m/s
C．从B与弹簧接触到弹簧最短的过程中A克服弹簧弹力做的功与弹簧弹力对B所做的功相等
D．从B与弹簧接触到弹簧最短的过程中弹簧对A、B的冲量相同
7．如图所示，在光滑水平面上，有一质量为M＝3kg的薄板和质量m＝1kg的物块，都以υ＝4m/s的初速度朝相反方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.7m/s时，物块的运动情况是（　　）
A．做减速运动 B．做加速运动
C．做匀速运动 D．以上运动都有可能
8．如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上，弧形槽底端与水平面相切，一个质量也为m的小物块从槽高h处开始自由下滑，下列说法正确的是
A．在下滑过程中，物块的机械能守恒
B．在下滑过程中，物块和槽的动量守恒
C．物块被弹簧反弹离开弹簧后，能回到槽高h处
D．物块被弹簧反弹离开弹簧后，做匀速直线运动
9．如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为、的两物块A、B相连接，并静止在光滑水平面上。现使B获得水平向右、大小为6m/s的瞬时速度，从此刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图像提供的信息可得（ ）
A．在、两个时刻，两物块达到共同的速度2m/s，且弹簧都处于伸长状态
B．在到时刻之间，弹簧由压缩状态恢复到原长
C．两物体的质量之比为:=2:1
D．运动过程中，弹簧的最大弹性势能与B的初始动能之比为2：3
10．如图所示，小车AB静止于水平面上，A端固定一个轻质弹簧，B端粘有橡皮泥．小车AB质量为 M，质量为m的木块C放在小车上。用细线将木块连接于小车的A端并使弹簧压缩．开始时小车AB与木块C都处于静止状态，CB相距为L。现烧断细线，弹簧被释放，使木块离开弹簧向B端滑去，并跟B端橡皮泥粘在一起．所有摩擦均不计，对整个过程，以下说法正确的是 （ ）
A．整个系统的机械能守恒
B．整个系统的动量守恒
C．当木块的速度最大时，小车的速度也最大
D．小车AB向左运动的最大位移等于
11．汽车A在水平冰雪路面上行驶，驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B.两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5m，A车向前滑动了2.0m，已知A和B的质量相等，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小.则碰撞后的瞬间，A车速度的大小为________m/s，碰撞前的瞬间，A车速度的大小为________m/s.
12．两辆小车上分别固定两条条形磁铁，两磁铁的N极相对。两车总质量分别为m甲＝3kg和m乙＝2kg，沿光滑水平面上的一条直线相向运动，以向右为正方向，某时刻速度分别为＝1.6m/s和＝-0.4m/s。由于磁场力的作用，两车始终没有直接接触。两车距离最近时，乙车的速度v＝_______m／s；当乙车的速度为向右0.2m/s时，甲车速度＝________m/s。
13．如图所示，甲、乙两辆完全一样的小车，质量都为M，乙车内用绳吊一质重为的小球,当乙车静止时，甲车以速度v与乙车相碰，碰后连为一体，求刚碰后两车的速度及当小球摆到最高点时的速度。
14．如图所示，MN是半径为R=0.8m的竖直四分之一光滑圆弧轨道，竖直固定在水平桌面上，轨道末端处于桌子边缘并与水平桌面相切于N点。把一质量为m=1kg的小球B静止放于N点，另一个完全相同的小球A由M点静止释放，经过N点时与B球发生正碰，碰后粘在一起水平飞出，落在地面上的碰点。若桌面高度为h=0.8m，取重力加速度g=10m/。不计空气阻力，小球可视为质点。求：
（1）小球A运动到N点与小球B碰前的速度的大小；
（2）小球A与小球B碰后瞬间的共同速度的大小；
（3）P点与N点之间的水平距离x.
参考答案
1．D
【解析】
A.根据反冲运动的特点与应用可知，火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度，故A正确，不符合题意；
B.体操运动员在落地的过程中，动量变化一定。由动量定理可知，运动员受到的冲量I一定，由可知，体操运动员在着地时屈腿是延长时间t，可以减小运动员所受到的平均冲力F，故B正确，不符合题意；
C.用枪射击时子弹给枪身一个反作用力，会使枪身后退，影响射击的准确度，所以为了减少反冲的影响，用枪射击时要用肩部抵住枪身，故C正确，不符合题意；
D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度，就要延长碰撞的时间，由可知位于车体前部的发动机舱不能太坚固，故D错误，符合题意。
2．B
【解析】
A.根据动量守恒定律：
得：
故A错误；
BC.根据动量守恒知A、B作用前后总动量守恒，故B正确，C错误；
D.作用前总动能：
作用后总动能：
由此可知作用前后A、B的总动能不变，故D错误。
3．A
【解析】设两球的质量均为m．碰撞前，A、B两球动量分别为10kg?m/s与5kg?m/s，方向均为向东，总动量为P=15kg?m/s，方向为向东．碰撞前总动能为：.A、总动量满足守恒．碰撞后总动能为．可见碰撞过程总动能守恒，是可能的．故A正确．B、碰撞后，两球均向东运动，A球的速度大于B球的速度，不可能，故B错误．C、总动量满足守恒．碰撞后总动能为.可见碰撞过程总动能增加，不可能．故C错误．D、碰撞后A的动能不变，B的动能增加，碰撞后总动能增加，不可能，故D错误．故选A.
【点睛】这题关键抓住碰撞过程的三大规律进行分析：1、动量守恒；2、总动能不增加；3、符合实际运动情况．
4．C
【解析】
A．物体可以受恒力作用做曲线运动，比如抛体运动，加速度可以恒定，故A错误。
B．物体做曲线运动的过程中，速度的方向一定改变，但大小不一定变，动能不一定变，比如匀速圆周运动，故B错误。
C．做曲线运动速度方向一定改变，动量的方向就是速度方向，故C正确。
D．物体做曲线运动与机械能没有直接关系，比如水平面的匀速圆周运动，故D错误。
5．B
【解析】
以子弹与木块组成的系统为研究对象，在子弹射穿木块的过程中系统所受合外力为零，故系统动量守恒；在该过程中要克服阻力做功系统机械能减少，故系统机械能不守恒.
A．描述与分析不符，故A错误.
B．描述与分析相符，故B正确.
C．描述与分析不符，故C错误.
D．描述与分析不符，故D错误.
6．B
【解析】
AB．运动过程中动量守恒，弹簧最短时A、B速度相等，根据动量守恒定律可知：
代入数据解得：v=2m/s，故A错误，B正确.
C．在此过程中A克服弹簧弹力做的功为：
代入数据得： WA=21J
而弹簧弹力对B所做的功为：
代入数据得：WB=6J，故两者不相等，所以C错误.
D．此过程弹簧对A的冲量为：
代入数据得：
对B的冲量为：
代入数据得：
故此过程中弹簧对A、B的冲量大小相同，方向相反，故D错误.
7．A
【解析】
开始阶段，m向左减速，M向右减速，根据系统的动量守恒定律得：当m的速度为零时，设此时M的速度为v1．规定向右为正方向，根据动量守恒定律得：
（M-m）v=Mv1
代入解得：v1=2.67m/s＜2.7m/s，所以当M的速度为2.7m/s时，m处于向左减速过程中。
A. 做减速运动，与结论相符，选项A正确；
B. 做加速运动，与结论不相符，选项B错误；
C. 做匀速运动，与结论不相符，选项C错误；
D. 以上运动都有可能，与结论不相符，选项D错误；
8．D
【解析】
A．物块在下滑的过程中，光滑弧形槽对物块的支持力和物块的重力都做功，所以物块机械能不守恒，故A错误.
B．物块和槽在水平方向上不受外力，但在竖直方向上受重力作用，所以物块和槽仅在水平方向上动量守恒，在竖直方向上动量不守恒，故B错误.
CD项．由于水平方向动量守恒，物块和槽质量相等，分离后具有等大反向的速度，所以物块被弹簧反弹后，将与槽具有相同的速度，物块将与槽相距一定距离，一起做匀速直线运动，故C错误，D正确.
9．BCD
【解析】
两个滑块与弹簧系统机械能守恒、动量守恒，结合图象可以判断它们的能量转化情况和运动情况。
【详解】
A.从图象可以看出，从0到t1的过程中弹簧被拉伸，t1时刻两物块达到共同速度2m/s，此时弹簧处于伸长状态，从t2到t3的过程中弹簧被压缩，t3时刻两物块达到共同速度2m/s，此时弹簧处于压缩状态，故A错误；
B.由图示图象可知，从t3到t4时间内A做减速运动，B做加速运动，弹簧由压缩状态恢复到原长，故B正确；
C.由图示图象可知，t1时刻两物体速度相同，都是2m/s，A、B系统动量守恒，以B的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
，
即
，
解得：
，
故C正确；
D.由图示图象可知，
在初始时刻，B的初动能为：
在t1时刻，A、B两物块的速度是2m/s，A、B两物块动能之和为：
所以，这时候，最大的弹性势能为
，
所以：
故D正确。
10．BC
【解析】弹簧被释放过程系统机械能守恒，而木块C跟B端橡皮泥粘在一起的过程是非弹性碰撞，机械能有损失，故A错误；整个系统受到的合外力保持为零，动量守恒，故B正确；设弹簧释放后，木块C速度大小为v，小车速度为V，由动量守恒 mv-MV=0，解得： ，所以当木块的速度v最大时，小车的速度V也最大，故C正确；设弹簧释放后C经时间t与B碰撞，由动量守恒 mv-MV=0，两边同乘以t，可得：mvt-MVt=0，即，位移关系为： ，联立解得： ，故D错误。所以BC正确，AD错误。
11．2 5
【解析】
以A车为研究对象，根据动能定理可得： 代入数据解得：；
设碰后A车速度大小为vA，碰前A车速度大小为v0，以B车为研究对象，根据动能定理可得：，代入数据解得：
两车碰撞过程中，取向右为正、根据动量守恒定律可得：，代入数据得：。
12．
【解析】
两车距离最近时，甲乙共速，根据动量守恒有：，代入数据解得：；当乙车的速度为向右0.2m/s时，根据动量守恒有：，代入数据解得：。
13．，
【解析】
甲车与乙车相碰是在极短时间内发生的过程，两者（不包括乙车中的小球）动量守恒，则
，
解得
，
此时乙车中悬挂的小球速度为零．然后在绳的拉力作用下，小球和甲、乙车的速度发生变化，三者组成的系统在水平方向上不受外力，水平方向上动量守恒．又根据运动情景分析可知，当小球运动到最高点的瞬间，车和球相对静止，设速度为，那么
，
解得
．
14．（1）4m/s（2）2m/s（3）0.8m
【解析】
（1）小球在圆弧轨道内下滑过程中，由动能定理即可求出；
（2）小球到达N点，与B发生碰撞，由动量守恒定律即可求出碰撞后的速度；
（3）由平抛运动规律即水平方向上匀速和竖直方向自由落体可求水平距离。
【详解】
（1）小球在圆弧轨道内下滑过程中，由动能定理得：
代入数据解得：
；
（2）两个小球碰撞的过程中水平方向的动量守恒，选取向右为正方向，设碰撞后的共同速度为v，则：
代入数据可得：
（3）小球从N点飞出后做平抛运动，
竖直方向上：
水平方向上：
解得：
。
【点睛】
本题是平抛运动和动能定理的综合应用，速度是它们之间联系的纽带。根据动能定理求解变力做功是常用的思路。