2019年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 碰撞雙基限時(shí)練 新人教版選修3-5.doc
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2019年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 碰撞雙基限時(shí)練 新人教版選修3-5 1.一顆水平飛來(lái)的子彈射入一個(gè)原來(lái)懸掛在天花板下靜止的沙袋并留在其中和沙袋一起上擺,關(guān)于子彈與沙袋組成的系統(tǒng),下列說(shuō)法正確的是( ) A.子彈射入沙袋的過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量和機(jī)械能都守恒 B.子彈射入沙袋的過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量和機(jī)械能都不守恒 C.共同上擺階段動(dòng)量守恒,機(jī)械能不守恒 D.共同上擺階段動(dòng)量不守恒,機(jī)械能守恒 解析 子彈和沙袋組成的系統(tǒng),在子彈打入沙袋的過(guò)程中,子彈和沙袋在水平方向的動(dòng)量守恒,但機(jī)械能不守恒,共同上擺過(guò)程中動(dòng)量不守恒,機(jī)械能守恒,故D選項(xiàng)正確. 答案 D 2.(多選題)兩個(gè)物體在光滑水平面上發(fā)生正碰,可能發(fā)生的現(xiàn)象是( ) A.質(zhì)量大的物體動(dòng)量變化大 B.兩個(gè)物體動(dòng)量變化大小相等,方向相反 C.一個(gè)物體的速度減小,另一個(gè)物體的速度增加 D.質(zhì)量小的物體速度變化大 解析 兩物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,即Δp=-Δp′,故B、C、D選項(xiàng)正確. 答案 BCD 3.現(xiàn)有甲、乙兩滑塊,質(zhì)量分別為3m和m,以相同的速率v在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng),發(fā)生了碰撞.已知碰撞后,甲滑塊靜止不動(dòng),那么這次碰撞是( ) A.彈性碰撞 B.非彈性碰撞 C.完全非彈性碰撞 D.條件不足,無(wú)法確定 解析 由動(dòng)量守恒3mv-mv=0+mv′,所以v′=2v .碰前總動(dòng)能:Ek=3mv2+mv2=2mv2,碰后總動(dòng)能:Ek′=mv′2=2mv2,Ek=Ek′,所以A對(duì). 答案 A 4.(多選題)質(zhì)量為m的小球A,沿光滑水平面以速度v0與質(zhì)量為2m的靜止的小球B發(fā)生正碰,碰后A球速度大小變?yōu)樵瓉?lái)的,那么小球B的速度可能值為( ) A.v0 B.v0 C.v0 D.v0 解析 由動(dòng)量守恒定律,得mv0=mv0+2mv 得v=v0,或mv0=-mv0+2mv,得v=v0 并且可驗(yàn)證兩種情況中動(dòng)能不增加,故A、B選項(xiàng)正確. 答案 AB 5.科學(xué)家試圖模擬宇宙大爆炸初的情景,他們使兩個(gè)帶正電的不同重離子經(jīng)加速后,沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)而發(fā)生猛烈碰撞,為了使碰前的動(dòng)能盡可能多地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,關(guān)鍵是設(shè)法使這兩個(gè)重離子在碰撞前的瞬間具有相同大小的( ) A.速率 B.質(zhì)量 C.動(dòng)量 D.動(dòng)能 解析 碰撞滿足動(dòng)量守恒,只有碰前兩重離子的動(dòng)量大小相等方向相反,系統(tǒng)的總動(dòng)量為零,碰后系統(tǒng)的動(dòng)能為零,系統(tǒng)的動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,故C選項(xiàng)正確. 答案 C 6.在光滑水平面上有兩個(gè)相同的彈性小球A、B,質(zhì)量都是m,現(xiàn)A球向B球運(yùn)動(dòng),B球靜止,發(fā)生正碰,已知碰撞過(guò)程中總機(jī)械能守恒,兩球壓縮最緊時(shí)的彈性勢(shì)能為Ep,則碰撞前A的速度等于( ) A. B. C.2 D.2 解析 兩球壓縮最緊時(shí)速度相等,由動(dòng)量守恒mvA=2mv① 彈性勢(shì)能Ep=mv-2mv2② 由①②聯(lián)立得vA=2 . 答案 C 7.在光滑的水平面上,有a、b兩球,其質(zhì)量分別為ma、mb,兩球在t0時(shí)刻發(fā)生正碰,并且在碰撞過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失,兩球在碰撞后的速度圖象如圖所示,下列關(guān)系正確的是( ) A.ma>mb B.ma<mb C.ma=mb D.無(wú)法判斷 解析 由題圖知a球以初速度與原來(lái)靜止的b球碰撞,碰后a球反彈,且速度小于a的初速度大小,根據(jù)碰撞規(guī)律有:mava=mava′+mbvb′和mv′=mav′+mbv′,可得va′=va,vb′=va,因va′<0,所以ma<mb,故B正確. 答案 B 8.兩球A、B在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng),mA=1 kg,mB=2 kg,vA=6 m/s,vB=2 m/s,當(dāng)球A追上B并發(fā)生碰撞后,兩球A、B速度的可能值是(取兩球碰撞前的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?( ) A.vA′=5 m/s,vB′=2.5 m/s B.vA′=2 m/s,vB′=4 m/s C.vA′=-4 m/s,vB′=7 m/s D.vA′=7 m/s,vB′=1.5 m/s 解析 對(duì)于A、D選項(xiàng),碰撞后A的速度仍大于B球的速度,顯然不符合實(shí)際;C項(xiàng)雖滿足動(dòng)量守恒,但碰撞后的總動(dòng)能大于碰撞前的總動(dòng)能.故只有B項(xiàng)正確. 答案 B 9.(多選題)矩形滑塊由不同材料的上、下兩層粘合在一起,將其放在光滑水平面上,如圖所示,質(zhì)量為m的子彈以速度v水平射向滑塊,若子彈擊中上層,子彈剛好不穿出;若子彈擊中下層,則子彈整個(gè)剛好嵌入,由此可知( ) A.子彈射中上層時(shí)對(duì)滑塊做功多 B.兩次子彈對(duì)滑塊做的功一樣多 C.子彈射中上層系統(tǒng)產(chǎn)生熱量多 D.子彈與下層之間的摩擦力較大 解析 兩次射擊,子彈與滑塊間都滿足動(dòng)量守恒,最后兩滑塊及子彈以相同的速度共同運(yùn)動(dòng).則可知兩滑塊動(dòng)能增加量相同,即兩次射擊子彈對(duì)滑塊做功一樣多,故B選項(xiàng)正確,系統(tǒng)損失機(jī)械能也一樣多,故產(chǎn)生熱量也一樣多,產(chǎn)生的熱量等于摩擦力和子彈與滑塊相對(duì)位移的乘積,故D選項(xiàng)正確. 答案 BD 10.三塊相同的木塊A、B、C,自同一高度由靜止開(kāi)始下落,其中B在開(kāi)始下落時(shí)被一個(gè)水平飛來(lái)的子彈擊中并嵌入其中,木塊C在下落一半高度時(shí)被水平飛來(lái)的一子彈擊中并嵌入其中,若三個(gè)木塊下落到地面的時(shí)間分別為tA、tB、tC,則( ) A.tA=tB=tC B.tA<tB<tC C.tA=tB<tC D.tA<tB=tC 解析 木塊A做自由落體運(yùn)動(dòng),木塊B被子彈擊中做平拋運(yùn)動(dòng),木塊C在子彈擊中瞬間豎直方向動(dòng)量守恒.Mv=(m+M)v′,即v′<v,故tA=tB<tC. 答案 C 11.質(zhì)量為1 kg的物體m1,以某一初速度在水平面上滑行,過(guò)一段時(shí)間后與m2發(fā)生碰撞.其位移隨時(shí)間變化的情況如圖所示,求m2的質(zhì)量. 解析 通過(guò)位移—時(shí)間圖象,挖掘出兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的信息——碰撞前、后兩個(gè)物體的速度,形成物理情景,運(yùn)用動(dòng)量守恒定律求解. 位移-時(shí)間圖象的斜率表示物體運(yùn)動(dòng)的速度,由各段直線的斜率知碰前m1勻速運(yùn)動(dòng),v1=4 m/s,m2靜止,碰后兩者粘合在一起共同做勻速運(yùn)動(dòng),v=1 m/s,由m1v1=(m1+m2)v,得m2=3 kg. 答案 3 kg 12.如圖所示,質(zhì)量為M的木塊靜置于光滑的水平面上,一質(zhì)量為m、速度為v0的子彈水平射入木塊且未擊穿.設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力恒為F,求: (1)射入過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能為多少?木塊的長(zhǎng)度至少為多少時(shí)子彈才不會(huì)穿出? (2)子彈在木塊中運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間? 解析 (1)以m和M組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得mv0=(m+M)v,得v= 系統(tǒng)的動(dòng)能損失ΔE=mv-(M+m)v2 解得ΔE=,損失機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. 設(shè)木塊的位移為s,子彈相對(duì)木塊的位移為L(zhǎng) 對(duì)m,由動(dòng)能定理,得 -F(s+L)=mv2-mv 對(duì)M,由動(dòng)能定理,得 Fs=Mv2 聯(lián)立以上兩式,得FL=mv-(M+m)v2 即FL=,得L=. (2)以子彈為研究對(duì)象,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得 t==. 答案 (1) (2) 13.如圖所示,水平地面上靜止放置著物塊B和C,相距l(xiāng)=1.0 m.物塊A以速度v0=10 m/s沿水平方向與B正碰.碰撞后A和B牢固地粘在一起向右運(yùn)動(dòng),并再與C發(fā)生正碰,碰后瞬間C的速度v=2.0 m/s.已知A和B的質(zhì)量均為m,C的質(zhì)量為A質(zhì)量的k倍,物塊與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.45.(設(shè)碰撞時(shí)間很短,g取10 m/s2) (1)計(jì)算與C碰撞前瞬間AB的速度; (2)根據(jù)AB與C的碰撞過(guò)程分析k的取值范圍,并討論與C碰撞后AB的可能運(yùn)動(dòng)方向. 解析 (1)設(shè)A、B碰撞后的速度為v1,A、B碰撞過(guò)程,由動(dòng)量守恒定律得mv0=2mv1. 設(shè)與C碰撞前瞬間AB的速度為v2, 由動(dòng)能定理得-μ2mgl=2mv-2mv, 聯(lián)立以上兩式得v2=4 m/s. (2)若AB與C發(fā)生完全非彈性碰撞,由動(dòng)量守恒定律得2mv2=(2+k)mv,代入數(shù)據(jù)解得k=2. 此時(shí),AB的運(yùn)動(dòng)方向與C相同. 若AB與C發(fā)生彈性碰撞,由動(dòng)量守恒和能量守恒得 2mv2=2mv3+kmv 2mv=2mv+kmv2 聯(lián)立以上兩式得 v3=v2 v=v2 代入數(shù)據(jù)解得k=6. 此時(shí),AB的運(yùn)動(dòng)方向與C方向相反. 若AB與C發(fā)生碰撞后AB的速度為0,由動(dòng)量守恒定律得2mv2=kmv,代入數(shù)據(jù)得k=4. 綜上所述得2≤k<4,AB的方向與C相同. 當(dāng)k=4時(shí),AB的速度為0. 當(dāng)4- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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