2019_2020学年高中物理课时分层作业3动量守恒定律在碰撞中的应用（含解析）粤教版.docx

课时分层作业(三)(时间：45分钟分值：100分)基础达标练一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1一颗手榴弹以v010 m/s的水平速度在空中飞行设它爆炸后炸裂为两块，小块质量为0.2 kg，沿原方向以250 m/s的速度飞去，那么，质量为0.4 kg的大块在爆炸后速度大小和方向是()A125 m/s，与v0反向B110 m/s，与v0反向C240 m/s，与v0反向 D以上答案均不正确B手榴弹在空中爆炸的过程中，内力远大于外力，满足动量守恒的条件，设原运动方向为正方向，列动量守恒关系式，(m1m2)v0m1v1m2v2，代入数据解得，v2110 m/s.负号表示方向与原运动方向相反，故B选项正确，选B.2(多选)甲、乙两小球放在光滑水平面上，它们用细绳相连，开始时细绳处于松弛状态，现使两球反向运动，如图所示当细绳拉紧时，突然绷断，这以后两球的运动情况可能是()ABCDAB细绳绷断时一定是在绳的形变量最大时，不可能是在收缩的过程中断裂的，选项A、B正确3(多选)质量为m的物块甲以3 m/s的速度在光滑水平面上运动，有一轻弹簧固定其上，另一质量也为m的物块乙以4 m/s的速度与甲相向运动，如图所示则()A甲、乙两物块在弹簧压缩过程中，两物块及弹簧组成的系统动量守恒B当两物块相距最近时，甲物块的速率为零C当甲物块的速率为1 m/s时，乙物块的速率可能为2 m/s，也可能为0D甲物块的速率可能达到5 m/sAC甲、乙两物块在弹簧压缩过程中，甲、乙两物块及弹簧组成的系统所受的合外力为零，动量守恒，故A正确当两物块相距最近时速度相同，取碰撞前乙的速度方向为正方向，设共同速率为v，根据动量守恒定律有：mv乙mv甲2mv，解得v0.5 m/s，故B错误若物块甲的速率为1 m/s，方向与原来相同，则由mv乙mv甲mv甲mv乙，解得v乙2 m/s；若物块甲的速率为1 m/s，方向与原来相反，则由mv乙mv甲mv甲mv乙，解得v乙0，故C正确；若物块甲的速率达到5 m/s，方向与原来相同，则mv乙mv甲mv甲mv乙，解得v乙6 m/s，两个物块的速率都增大，动能都增大，违反了能量守恒定律；若物块甲的速率达到5 m/s，方向与原来相反，则mv乙mv甲mv甲mv乙，解得v乙4 m/s，碰撞后，乙的动能不变，甲的动能增加，系统总动能增加，违反了能量守恒定律，所以物块甲的速率不可能达到5 m/s，故D错误4在光滑的水平面上，有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t0时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球碰撞后的速度图象如图所示，下列关系正确的是()Amamb BmambCmamb D无法判断B由图象知a球以一定的初速度向原来静止的b球运动，碰后a球反弹且速度小于a 的初速度，根据碰撞规律可知，a球质量小于b球质量5如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，一质量为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，一质量也为m的小物块从槽上高h处开始下滑，下列说法正确的是()A在下滑过程中，物块和槽组成的系统机械能守恒B在下滑过程中，物块和槽组成的系统动量守恒C在压缩弹簧的过程中，物块和弹簧组成的系统动量守恒D被弹簧反弹后，物块能回到槽上高h处A在下滑过程中，物块和槽组成的系统，只有重力做功，机械能守恒，A选项正确；系统动量守恒的条件是合外力为零，在下滑的过程中，系统竖直方向上受到重力作用，合外力不为零，系统的动量不守恒，B选项错误；在压缩弹簧的过程中，对于物块和弹簧组成的系统，受到墙壁向左的弹力，系统的合外力不为零，动量不守恒，C选项错误；物块与槽在水平方向上动量守恒，故两者分离时，物块与槽的速度大小相等，方向相反，物块被弹簧反弹后，与槽的速度相同，做匀速直线运动，不会再滑上弧形槽，D选项错误6如图所示，一砂袋用无弹性轻细绳悬于O点开始时砂袋处于静止状态，一弹丸以水平速度v0击中砂袋后未穿出，二者共同摆动若弹丸质量为m，砂袋质量为5m，弹丸和砂袋形状大小忽略不计，弹丸击中沙袋后漏出的沙子质量忽略不计，不计空气阻力，重力加速度为g.下列说法中正确的是()A弹丸打入砂袋过程中，细绳所受拉力大小保持不变B弹丸打入砂袋过程中，弹丸对砂袋的冲量大小大于砂袋对弹丸的冲量大小 C弹丸打入砂袋过程中所产生的热量为D砂袋和弹丸一起摆动所达到的最大高度为D初态时，细绳的拉力等于砂袋的重力，弹丸打入砂袋过程中，砂袋的速度增大，做圆周运动，细绳拉力与砂袋的重力的合力提供向心力，拉力增大，A选项错误；弹丸打入砂袋过程中，弹丸和砂袋组成的系统内力远大于外力，系统动量守恒，弹丸对砂袋的冲量大小等于砂袋对弹丸的冲量大小，B选项错误；弹丸打入砂袋过程中，初速度方向为正，根据动量守恒定律可知，mv0(m5m)v，根据能量守恒定律可知，产生的热量Qmv(m5m)v2mv，C选项错误；弹丸打入砂袋后，系统机械能守恒，(m5m)v2(m5m)gh，解得最大高度h，D选项正确二、非选择题(14分)7如图所示，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与光滑水平桌面相切，小滑块B静止在圆弧轨道的最低点现将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放已知圆弧轨道半径R1.8 m，小滑块的质量关系是mB2mA，重力加速度g取10 m/s2.求碰后小滑块B的速度大小范围解析滑块A下滑过程，根据动能定理可知，mAgRmAv0，解得v06 m/s.如果滑块间发生弹性碰撞，则mAv0mAvAmBvB，mAvmAvmBv，联立解得vB4 m/s；如果滑块间发生完全非弹性碰撞，mAv0(mAmB)mB，解得vB2 m/s，联立可知，碰后小滑块B的速度大小范围为2 m/svB4 m/s.答案2 m/svB4 m/s能力提升练一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1如图，两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右，滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是()AA和B都向左运动BA和B都向右运动CA静止，B向右运动DA向左运动，B向右运动D两球碰撞过程动量守恒，研究以两球组成的系统，以水平向右为正方向碰撞前，A、B的速度分别为vA2v0、vBv0.碰撞前系统总动量pmAvAmBvBm2v02m(v0)0，p0.系统总动量为0，系统动量守恒，则碰撞前后系统总动量都是0.若碰撞为完全非弹性碰撞，则碰撞后二者的速度相等，都是0.若碰撞不是完全非弹性碰撞，则碰撞后二者的速度方向相反，D选项正确2如图所示，质量为m的A球在水平面上静止放置，质量为2m的B球向左运动速度大小为v0，B球与A球碰撞且无机械能损失，碰后A球速度大小为v1，B球的速度大小为v2，碰后相对速度与碰前相对速度的比值定义为恢复系数e，下列选项正确的是()Ae1 BeCe DeA两球碰撞过程中，组成的系统动量守恒，碰撞为弹性碰撞以B球的初速度方向为正方向，根据动量守恒定律可知，2mv0mv12mv2，根据机械能守恒定律可知，2mvmv2mv，解得v1v0，v2v0，恢复系数e1，A选项正确，B、C、D选项错误3如图所示，小球A和小球B质量相同，球B置于光滑水平面上，球A从高为h处由静止摆下，到达最低点恰好与B相撞，并粘合在一起继续摆动，它们能上升的最大高度是()Ah B.hC.h D.hC对A由机械能守恒有mghmv2，得v.对碰撞过程由动量守恒有mv2mv，得v.对整体设上升的最大高度为h，则由机械能守恒有2mgh2mv2，解得h，C正确4甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是5 kgm/s和7 kgm/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10 kgm/s，则两球质量m甲与m乙的关系不可能是()Am乙2m甲Bm乙3m甲Cm乙4m甲 Dm乙5m甲A碰撞前，v甲v乙，即，可得m乙1.4m甲碰撞后v甲v乙，即可得m乙5m甲要求碰撞过程中动能不增加，则有，可解得m乙m甲，故m甲和m乙的关系可能是B、C、D.二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(13分)从某高度自由下落一个质量为M的物体，当物体下落h时，突然炸裂成两块，已知质量为m的一块碎片恰能沿竖直方向回到开始下落的位置，求：(1)刚炸裂时另一块碎片的速度；(2)爆炸过程中有多少化学能转化为碎片的动能？解析(1)M下落h时由动能定理得MghMv2解得v爆炸时动量守恒Mvmv(Mm)vv，方向竖直向下(2)爆炸过程中转化为动能的化学能等于系统动能的增加量，即Ekmv2(Mm)v2Mv2(mM)v2.答案(1)，方向竖直向下(2)6(13分)如图所示，固定的光滑轨道MON的ON段水平，且与MO段平滑连接将质量为m的小球a从M处由静止释放后沿MON运动，在N处与质量也为m的小球b发生正碰并粘在一起已知M、N两处的高度差为h，碰撞前小球b用长为h的轻绳悬挂于N处附近两球均可视为质点，且碰撞时间极短(1)求两球碰撞前瞬间小球a的速度大小v；(2)求两球碰撞后的速度大小v；(3)若悬挂小球b的轻绳所能承受的最大拉力为2.5