高考物理一轮复习 第六章 动量 第二讲 碰撞、反冲与动量守恒定律课时作业.doc

第二讲 碰撞、反冲与动量守恒定律a组基础题一、单项选择题1(2017北京大兴区质检)如图所示，在光滑水平面上质量分别为ma2 kg、mb4 kg，速率分别为va5 m/s、vb2 m/s的a、b两小球沿同一直线相向运动，则()a它们碰撞前的总动量是18 kgm/s，方向水平向右b它们碰撞后的总动量是18 kgm/s，方向水平向左c它们碰撞前的总动量是2 kgm/s，方向水平向右d它们碰撞后的总动量是2 kgm/s，方向水平向左解析：它们碰撞前的总动量是2 kgm/s，方向水平向右，a、b相碰过程中动量守恒定律，故它们碰撞后的总动量也是2 kgm/s，方向水平向右，选项c正确答案：c2有甲、乙两碰碰车沿同一直线相向而行，在碰前双方都关闭了动力，且两车动量关系为p甲p乙假设规定p甲方向为正，不计一切阻力，则()a碰后两车可能以相同的速度沿负方向前进，且动能损失最大b碰撞过程甲车总是对乙车做正功，碰撞后乙车一定沿正方向前进c碰撞过程甲车可能反弹，且系统总动能减小，碰后乙车一定沿正方向前进d两车动量变化量大小相等，方向一定是p甲沿正方向，p乙沿负方向解析：由于规定p甲方向为正，两车动量关系为p甲p乙，则碰后两车可能以相同的速度沿正方向前进，且动能损失最大，选项a错误碰撞过程甲车先对乙车做负功，选项b错误碰撞过程甲车可能反弹，且系统总动能减小，碰后乙车一定沿正方向前进，选项c正确由动量守恒定律可知，两车动量变化量大小相等，方向可能是p甲沿负方向，p乙沿正方向，选项d错误答案：c3(2017抚州市四校联考)如图所示，光滑水平面上的木板右端，有一根轻质弹簧沿水平方向与粗糙木板相连，木板质量m3.0 kg.质量为m1.0 kg的铁块以水平速度v04.0 m/s从木板的左端沿板面向右滑行，压缩弹簧后又被弹回，最后恰好停在木板的左端，则在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为()a4.0 jb6.0 jc3.0 j d20 j解析：设铁块与木板速度相同时，共同速度大小为v，铁块相对木板向右运动时，相对滑行的最大路程为l，摩擦力大小为ff，根据能量守恒定律得mv02ffl(mm)v2ep铁块相对于木板运动的整个过程，由能量守恒定律得mv022ffl(mm)v2又根据系统动量守恒可知，mv0(mm)v联立得到ep3.0 j，故选c.答案：c4(2017天津高三质检)甲、乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动，已知它们的动量分别是p15 kgm/s，p27 kgm/s，甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为10 kgm/s，则二球质量m1与m2间的关系可能是()am1m2b2m1m2c4m1m2 d6m1m2解析：甲乙两球在碰撞过程中动量守恒，所以有p1p2p1p2，即p12 kgm/s.由于在碰撞过程中，不可能有其他形式的能量转化为机械能，只能是系统内物体间机械能相互转化或一部分机械能转化为内能，因此系统的机械能不会增加，所以有，所以有m1m2. 因为题目给出物理情景是“甲从后面追上乙”，要符合这一物理情景，就必须有，即m1m2；同时还要符合碰撞后乙球的速度必须大于或等于甲球的速度这一物理情景，即，所以m1m2.因此c选项正确答案：c二、多项选择题5在质量为m的小车中挂有一单摆，摆球的质量为m0，小车和单摆以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞的时间极短在此碰撞过程中，下列情况可能发生的是()a小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为 v1、v2、v3，满足(mm0)vmv1mv2m0v3b摆球的速度不变，小车和木块的速度变化为v1和v2，满足mvmv1mv2c摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v1，满足mv(mm)v1d小车和摆球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足(mm0)v(mm0)v1mv2解析：在小车m和木块发生碰撞的瞬间，摆球并没有直接与木块发生力的作用，它与小车一起以共同速度v匀速运动时，摆线沿竖直方向，摆线对球的拉力和球的重力都与速度方向垂直，因而摆球未受到水平力作用，球的速度不变，可以判定a、d项错误；小车和木块碰撞过程，水平方向无外力作用，系统动量守恒，而题目对碰撞后小车与木块是否分开或连在一起，没有加以说明，所以两种情况都可能发生，即b、c选项正确答案：bc6如图所示，质量相等的两个滑块位于光滑水平桌面上，其中，弹簧两端分别与静止的滑块n和挡板p相连接，弹簧与挡板的质量均不计；滑块m以初速度v0向右运动，它与挡板p碰撞后开始压缩弹簧，最后，滑块n以速度v0向右运动在此过程中()am的速度等于0时，弹簧的弹性势能最大bm与n具有相同的速度时，两滑块动能之和最小cm的速度为时，弹簧的长度最长dm的速度为时，弹簧的长度最短解析：m、n两滑块碰撞过程中动量守恒，当m与n具有相同的速度时，系统动能损失最大，损失的动能转化为弹簧的弹性势能，即弹簧弹性势能最大，a错误，b正确；m的速度为时，弹簧的压缩量最大，弹簧的长度最短，c错误，d正确答案：bd7(2017江西抚州市四校联考)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()a0.7v b0.6vc0.4v d0.2v解析：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mvmva2mvb，由机械能守恒定律得mv2mva22mvb2，解得vav，vbv，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mv(m2m)vb，解得vbv，则碰撞后b球的速度范围是vvbv，故b、c正确，a、d错误答案：bc8如图所示，长木板a放在光滑的水平面上，质量为m4 kg的小物体b以水平速度v02 m/s滑上原来静止的长木板a的上表面由于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，g取10 m/s2，则下列说法正确的是()a木板a获得的动能为2 jb系统损失的机械能为2 jc木板a的最小长度为2 mda、b间的动摩擦因数为0.1解析：由图象可知，木板获得的速度为v1 m/s，a、b组成的系统动量守恒，以b的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得mv0(mm)v，可得木板a的质量m4 kg，木板获得的动能为ekmv22 j，故a正确；系统损失的机械能emv02mv2mv2，代入数据解得e4 j，故b错误；由图得到01 s内b的位移为xb(21)1 m1.5 m，a的位移为xa11 m0.5 m，木板a的最小长度为lxbxa1 m，故c错误；由图象可知，b的加速度a1 m/s2 ，负号表示加速度的方向，由牛顿第二定律得mbgmba，代入解得0.1，故d正确答案：adb组能力题一、选择题9(多选)(2017山东师大附中检测)如图所示，大小相同的摆球a和b的质量分别为m和3m，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触，现将摆球a向左拉开一小角度后释放，若两球的碰撞是弹性的，下列判断正确的是()a第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等b第一次碰撞后的瞬间，两球的动量大小相等c第一次碰撞后，两球的最大摆角不相同d发生第二次碰撞时，两球在各自的平衡位置解析：两球在碰撞前后，水平方向不受外力，故水平两球组成的系统动量守恒，由动量守恒定律有mv0mv13mv2，又两球碰撞是弹性的，故机械能守恒，即mv02mv123mv22，解两式得v1，v2，可见第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等，选项a正确；因两球质量不相等，故两球碰后的动量大小不相等，选项b错误；两球碰后上摆过程，机械能守恒，故上升的最大高度相等，因摆长相等，故两球碰后的最大摆角相同，选项c错误；由单摆的周期公式t2 ，可知，两球摆动周期相同，故经半个周期后，两球在平衡位置处发生第二次碰撞，选项d正确答案：ad二、非选择题10以初速度v0与水平方向成60角斜向上抛出的手榴弹，到达最高点时炸成质量分别为m和2m的两块，其中质量大的一块沿着原来的方向以2v0 的速度飞行求：(1)质量较小的另一块弹片速度的大小和方向(2)爆炸过程有多少化学能转化为弹片的动能解析：(1)斜抛的手榴弹在水平方向上做匀速直线运动，在最高点处爆炸前的速度v1v0cos 60v0.设v1的方向为正方向，如图所示，由动量守恒定律得3mv12mv1mv2其中爆炸后大块弹片速度v12v0，解得v22.5v0，“”号表示v2的速度方向与爆炸前速度方向相反(2)爆炸过程中转化为动能的化学能等于系统动能的增量，ek2mv12mv22(3m)v12mv02.答案：(1)2.5v0方向与爆炸前速度的方向相反(2)mv0211如图所示，三个质量分别为3 kg、1 kg、1 kg的木块a、b、c放置在光滑水平轨道上，开始时b、c均静止，a以初速度v05 m/s向右运动，a与b碰撞后分开，b又与c发生碰撞并粘在一起，此后a与b间的距离保持不变(1)求b与c碰撞前b的速度大小；(2)若a与b的碰撞时间约为0.01 s，求b对a的作用力f.解析：(1)设a、b碰撞后a的速度为va，b与c碰撞前b的速度为vb，b、c碰撞后一起运动的速度为v，以c的初速度方向为正方向，由动量守恒定律，对a、b有mav0mavambvb对b、c有mbvb(mbmc)v由于a与b间的距离保持不变，则vav代入数据解得：va3 m/s，vb6 m/s(2)选择水平向右为正方向，根据动量定理得ftmavamav0解得f600 n，负号说明方向向左答案：(1)6 m/s(2)600 n，方向向左12(2017广东省实验中学模拟)如图所示，质量为m的平板车p高为h，质量为m的小物块q的大小不计，位于平板车的左端，系统原来静止在光滑水平地面上，一不可伸长的轻质细绳长为r，一端悬于q正上方高为r处，另一端系一质量为m的小球(大小不计)今将小球拉至悬线与竖直位置成60角，由静止释放，小球到达最低点时与q的碰撞时间极短，且无机械能损失已知q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍，q与p之间的动摩擦因数为，mm41，重力加速度为g，求：(1)小物块q离开平板车时，二者速度各为多大？(2)平板车p的长度为多少？(3)小物块q落地时与小车的水平距离为多少