高中物理 第十六章 动量守恒定律 4 碰撞课后集训 新人教版选修3-5.doc

4 碰撞课后集训基础达标1.在高速公路上发生一起交通事故，一辆质量为1 500 kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3 000 kg向北行驶的卡车，碰后两车接在一起，并向南滑行了一段距离后停止.根据测速仪的测定，长途客车碰前以20 m/s的速度行驶，由此可判断卡车碰前的行驶速率为( )a.小于10 m/s b.大于10 m/s小于20 m/sc.大于20 m/s小于30 m/s d.大于30 m/s小于40 m/s解析：碰撞后两车向南滑行了一段距离，说明碰撞后总动量与客车碰前的动量方向相同，说明碰撞前客车的动量大于卡车的动量，则卡车的速度小于10 m/s.答案：a2.如图16-4-5所示，a、b两物体的质量比mamb=32，它们原来静止在平板车c上，a、b间有一根被压缩了的弹簧，a、b与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑.当弹簧突然释放后，则有( )图16-4-5a.a、b系统动量守恒 b.a、b、c系统动量守恒c.小车向左运动 d.小车向右运动解析：a、b因质量不同，水平方向受到c的摩擦力是不相同的，所以a、b系统动量不守恒，但a、b、c系统动量守恒.a对c的摩擦力大于b对c的摩擦力，小车将向左运动.答案：bc3.如图16-4-6所示，两带电金属球在绝缘的光滑水平桌面上沿同一直线相向运动，a球带电为-q，b球带电为+2q.下列说法中正确的是( )图16-4-6a.相碰前两球的运动过程中，两球的总动量守恒b.相碰前两球的总动量随两球的距离逐渐减小而增大c.相碰分离后的两球的总动量不等于相碰前两球的总动量，因为两球相碰前作用力为引力，而相碰后的作用力为斥力d.相碰分离后任一瞬时两球的总动量等于碰前两球的总动量，因为两球组成的系统合外力为零解析：两球水平方向不受外力，所以相碰前后总动量守恒.答案：ad4.把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是( )a.枪和弹组成的系统动量守恒b.枪和车组成的系统动量守恒c.三者组成的系统，因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量变化很小，可以忽略不计，故系统动量近似守恒d.三者组成的系统动量守恒，因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用，这两个外力的合力为零解析：在发射子弹时，枪会受到车的作用力，所以枪和子弹组成的系统所受外力不为零，动量不守恒，a错.同样枪和车的动量也不守恒，b错.把三者看作一个系统时，枪弹和枪筒之间的摩擦力属于内力，所以c错.答案：d5.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p甲=5 kgm/s，p乙=7 kgm/s，甲追乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为p乙=10 kgm/s.则两球质量m甲与m乙的关系可能是( )a.m甲=m乙 b.m乙=2m甲 c.m乙=4m甲 d.m乙=6m甲解析：由碰撞中的动量守恒可求得p甲=2 kgm/s，要使甲追上乙，则必有：v甲v乙，即 ，m乙14m甲 碰后p甲、p乙均大于零，表示同向运动，则应有：v乙v甲，即 ，m乙5m甲 碰撞过程中，动能不增加，则 即 推得m乙m甲 以上各式联立得，m甲与m乙的关系为m乙5m甲比较知应选c.答案：c6.在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球a、b，质量都为m.现b球静止，a球向b球运动，发生正碰.已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为ep，则碰前a球的速度等于( )a. b. c. d.解析：设碰前a球的速度为v0，当两球压缩最紧时，两球达到共同速度v，据动量守恒定律，有mv0=(m+m)v 据能量守恒定律，有mv02=2mv2+ep 由得，把代入式，解得，综上所述应选择c答案：c7.将物体p从置于光滑水平面上的斜面体q的顶端以一定的初速度沿斜面往下滑，如图16-4-7所示.在下滑过程中，p的速度越来越小，最后相对斜面静止，那么由p和q组成的系统( )图16-4-7a.动量守恒b.水平方向动量守恒c.最后p和q以一定的速度共同向左运动d.最后p和q以一定的速度共同向右运动解析：p和q组成的系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，因水平方向的初动量向左，所以p和q组成的系统一定共同向左运动.答案：bc8.如图16-4-8所示，一轻弹簧左端固定在长木板m的左端，右端与小木块m连接，且m、m及m与地面间接触光滑.开始时，m和m均静止，现同时对m、m施加等大反向的水平恒力f1和f2，从两物体开始运动以后的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度.对于m、m和弹簧组成的系统( )图16-4-8a.由于f1、f2等大反向，故系统机械能守恒b.当弹簧弹力大小与f1、f2大小相等时，m、m各自的动能最大c.由于f1、f2大小不变，所以m、m各自一直做匀加速运动d.由于f1、f2等大反向，故系统的动量始终为零解析：开始阶段f1和f2两个力都做正功，系统的机械能增加，a错.当弹簧弹力大小与f1、f2大小相等时，m、m的加速度为零，速度达最大，所以m、m各自的动能最大，b正确.由于弹簧的弹力不恒定，所以m、m的加速度不恒定，做变减速运动，c错误.由于系统所受合外力为零，系统动量守恒，d正确.答案：bd综合运用9.气球质量为200 kg，载有质量为50 kg的人静止在空中距地面20 m高的地方,气球下悬一根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑到地面，为了安全到达地面，这根绳长至少应为_m.(不计人的高度)解析：设绳长为l，气球上升的高度为h，则l=h+h.由人与气球动量守恒得mh=mh，所以h=5 m，绳长至少为25 m.答案：2510.甲、乙两船自身质量为120 kg，都静止在静水中，当一个质量为30 kg的小孩以相对于地面6 m/s的水平速度从甲船跳上乙船时，不计阻力，甲、乙两船速度大小之比v甲v乙=_.解析：小孩和甲船：mv0=mv甲，所以v甲=，小孩与乙船：mv0=(m+m)v乙，所以v乙=.因此.答案：11.如图16-4-9所示质量相同的a、b、c三木块从同一高度自由下落，当a木块落至某一位置时被水平飞来的子弹很快地击中(设子弹未穿出).c刚下落时被水平飞来的子弹击中而下落，则a、b、c三木块在空中的运动时间ta、tb、tc的关系是_.图16-4-9解析：b、c竖直方向上均做自由落体运动，所以tb=tc，而a木块在下落过程中因被子弹击中，根据动量守恒，a在竖直方向上的下落速度会减小，下落时间会变长.答案：tatb=tc拓展探究12.如图16-4-10所示，两只质量均为120 kg的小船静止在水面上，相距10 m，并用钢绳连接.一个质量为60 kg的人在船头以恒力f拉绳，不计水的阻力.求：图16-4-10(1)当两船相遇时，两船各行进了多少米？(2)当两船相遇不相碰的瞬间，为了避免碰撞，人从甲船跳向乙船需要对地的最小水平速度为6 m/s，计算原来人拉绳的恒力f.解析：(1)由动量守恒定律，得(m甲+m人)v甲=m乙v乙有(m甲+m人)s甲=m乙s乙s甲+s乙=10 m得s甲=4 m，s乙=