学鲁科版选修35 1.3科学探究—一维弹性碰撞 作业（1）.docx

2017-2018学年度鲁科版选修3-5 1.3科学探究一维弹性碰撞 作业（1）1a、b两球沿同一直线运动并发生正碰,如图所示为两球碰撞前后的位移时间(x-t)图像,图中a、b分别为a、b两球碰撞前的图线,c为碰撞后两球共同运动的图线.若a球的质量ma=2kg,则由图可知下列结论正确的是( )a. a、b两球碰撞前的总动量为3 kgm/sb. 碰撞过程a对b的冲量为-4 nsc. 碰撞前后a的动量变化为4kgm/sd. 碰撞过程a、b两球组成的系统损失的机械能为10 j2质量为m的小球a，在光滑水平面上以速度v0与质量为2m的静止小球b发生正碰后，a球的速率变为原来的1/3，则b球碰后的速率可能是( )a. v03 b. 2v03 c. 4v03 d. 5v093质量为m11 kg和m2(未知)的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其x t(位移时间)图象如图所示，则可知（）a. m2=1 kgb. m2=3 kgc. 该碰撞为非弹性碰撞d. 该碰撞为弹性碰撞4在一条直线上，运动方向相反的两球发生碰撞。以球1的运动方向为正，碰前球1、球2的动量分别是p16 kgm/s，p28 kgm/s。若两球所在的水平面是光滑的，碰后各自的动量可能是（）a. p14 kgm/s，p26 kgm/sb. p14 kgm/s，p22 kgm/sc. p18 kgm/s，p26 kgm/sd. p112 kgm/s，p29 kgm/s5质量为m的小球a，在光滑的水平面上以速度v与静止的质量为2m的小球b发生正碰，碰后a球的动能变为原来的19，则碰撞后b球的速度大小可能是a. v3 b. 2v3 c. 4v9 d. 8v96如图所示,质量为m、速度为v的a球跟质量为3m、处于静止的b球在光滑的水平面上发生对心正碰,碰撞后b球的速度可能 ( )a. 0.2v b. 0.4v c. 0.6v d. 0.8v7如图甲所示，在光滑水平面上的两个小 球发生弹性正碰，两小球的质量分别为 m1 和 m2，图乙为它们碰撞前后的 xt 图象，以向右为正方向。由此可以判断，以下四个选项中图像所描述的碰撞过 程不可能发生的是a. b. c. d. 8两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞，碰撞后两者粘在一起运动两者的位置x随时间t变化的图象如图所示若a滑块的质量ma=2kg，以下判断正确的是a. a、b碰撞前的总动量为3 kgm/sb. 碰撞时a对b所施冲量为4 nsc. 碰撞前后a的动量变化为4 kgm/sd. 碰撞中a、b两滑块组成的系统损失的动能为20 j9如图所示，在质量为m（含支架）的小车中用轻绳悬挂一小球，小球的质量为m0，小车和小球以恒定速度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，下列哪个或哪些说法是可能发生的（）a. 在此过程中小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3，满足（m+m0）v=mv1+mv2+m0v3b. 在此碰撞过程中，小球的速度不变，小车和木块的速度分别为v1和v2，满足（m+m0）v=mv1+mv2c. 在此碰撞过程中，小球的速度不变，小车和木块的速度都变成u，满足mv=（m+m）ud. 小车和摆球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足（m+m0）v=（m+m0）v1+mv210m置于光滑平面上，上表面粗糙且足够长，木块m以初速度v滑上车表面，则（）a. 因车表面粗糙，故系统动量不守恒b. 车面越粗糙，小车m获得动量越大c. 车面越粗糙，系统产生的内能越多d. m的最终速度为mvm+m11在光滑水平面上，a、b小球质量分别为2 kg和1 kg，两个小球分别以0.5m/s和2m/s的速度相向运动，碰撞后两物体粘在一起，则它们的共同速度大小为_m/s，方向_.12如图所示，在橄榄球比赛中，质量为100kg的橄榄球前锋以va=5m/s的速度跑动，想穿越防守队员到底线触地得分，就在他刚要到底线时，迎面撞上了对方两名质量均为75kg的球员，一个速度vb=2m/s，另一个速度vc=4m/s，他们腾空扭在了一起他们碰撞后瞬间的速度大小约是_ m/s，在此过程中三名球员的总机械能_(填“增大”“不变”或“减小”)13一质量为1.0kg的小球静止在光滑水平面上，另一质量为0.5kg的小球以2m/s的速度和静止的小球发生碰撞，碰后以0.2m/s的速度被反弹，仍在原来的直线上运动，碰后两球的总动量是_kgm/s，原来静止的小球获得的速度大小为_m/s.14质量分别为m1和m2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v1、v2同向运动并发生对心碰撞，碰后m2被右侧的墙原速弹回，又与m1相碰，碰后两球都静止。则两球第一次碰后m1球的速度大小为_。15质量为m1=0.1kg的物块a在光滑的水平面上以0.3m/s的速率向右运动,恰遇上质量m2=0.5kg的物块b以0.1m/s的速率向左运动,两物块正碰后,物块b恰好停止,那么碰撞后物块a的速度大小是_,方向_(填“向左”或“向右”) 16如下图所示，质量为m的盒子放在光滑的水平面上，盒子内表面不光滑，盒内放有一块质量为m的物体从某一时刻起给m一个水平向右的初速度v0，那么在物块与盒子前后壁多次往复碰撞后_a两者的速度均为零b两者的速度总不会相等c车的最终速度为mv0/（mm），向右d车的最终速度为mv0/m，向右试卷第3页，总4页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1bcd【解析】由x-t图象可知，碰撞前有：a球的速度va=xata=4102=3m/s，b球的速度vb=xbtb=42=2m/s，碰撞后有：a、b两球的速度相等，va=vb=v=xctc=242=1m/s，对a、b组成的系统，a、b两球沿一直线运动并发生正碰，碰撞前后都是做匀速直线运动，所以系统的动量守恒。碰撞前后a的动量变化为：pa=mvamva=2123=4kgm/s，根据动量守恒定律，碰撞前后a的动量变化为：pb=pa=4kgm/s，又：pb=mbvbvb，所以：mb=pbvbvb=412=43kg，由动量定理可知，碰撞时a对b所施冲量为：ib=pb=4kgm/s=4ns，碰撞中a、b两球组成的系统损失的动能：ek=12mva2+12mbvb212m+mbv2，代入数据解得：ek=10j，故a错误，bcd正确；故选bcd。【点睛】在位移时间图象中，斜率表示物体的速度，由图象可知碰撞前后的速度，根据动量的定义公式及动量守恒定律可以求解2ab【解析】两球碰撞过程动量守恒，以a的初速度方向为正方向，如果碰撞后a球的速度方向不变，由动量守恒定律得：mv0=m13v0+2mv解得：v=13v0 如果碰撞后a的速度反向，由动量守恒定律得：mv0=m(13v0)+2mv解得：v=23v0点晴：本题考查了动量守恒定律的应用，两球碰撞过程动量守恒，应用动量守恒定律即可正确解题，解题时要注意球的速度方向。3bd【解析】a、b、根据x-t图象的斜率表示速度，知碰撞前m2是静止的，m1的速度为v1=x1t1=82m/s=4m/s, 碰后m1的速度v1=x1t1=84m/s=2m/s,m2的速度v2=x2t2=1684m/s=2m/s,根据动量守恒定律有m1v1=m1v1+m2v2,代入得14=1(-2)+m22,解得:m2=3kg;故a错误，b正确。c、d、碰撞前系统的总动能ek1+ek2=12m1v12=12142+0=8j,碰撞后系统的总动能ek1+ek2=12m1v12+12m2v22=12122+12322=8j，则ek1+ek2=ek1+ek2,故该碰撞是弹性碰撞,故c错误，d正确。故选bd。【点睛】本题主要考查了动量守恒定律的应用，要知道判断碰撞是否为弹性碰撞的方法是看机械能是否守恒，若守恒，则是弹性碰撞，若不守恒，则不是弹性碰撞4bc【解析】a、运动方向相反的两球发生碰撞。以球1的运动方向为正，球1、球2的动量分别是：p1=6kgm/s，p2=-8kgm/s。所以a球与b球时发生碰撞，碰后两球速度方向不可能都保持不变。p1=4kgm/s，p2=-6kgm/s，两球动量方向不变，不符合实际运动情况，故a错误；b、p1=-4kgm/s，p2=2kgm/s，遵守动量守恒。两球动量动量都减小，根据ek=p22m ，符合总动能不增加，故b正确；c、p1=-8kgm/s，p2=6kgm/s，遵守动量守恒。球1动能增加，球2动能减小，由于两球质量关系不清楚，可能符合总动能不增加，故c正确；d、p1=-12kgm/s，p2=10kgm/s，遵守动量守恒。两球动量动量都增大，根据ek=p22m，总动能增加，不符合实际情况，故d错误；故选bc。【点睛】对于碰撞过程要遵守三大规律：1、是动量守恒定律；2、总动能不增加；3、符合物体的实际运动情况5ab【解析】碰后a球的动能变为原来的1/9得：12mva2=1912mv2，解得：va=13v，碰撞过程中a.b系统动量守恒，以a的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv=mva+2mvb，解得：vb=v3或vb=2v3；故选：ab.6b【解析】两球碰撞过程中动量守恒，以a的初速度方向为正方向，如果两球发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得：mv=m+3mv，解得：v=0.25v，如果两球发生完全弹性碰撞，由动量守恒定律得：mv=mva+3mvb，由机械能守恒定律得：12mv2=12mva2+123mvb2，解得：vb=0.5v，则碰撞后b的速度为：0.25vvb0.5v，所以碰后b的速度可能为0.4v，其他值不可能，故b正确，故选b.【点睛】两球碰撞过程中系统的总动量守恒，分两种情况应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出可能的速度，即速度的范围，并分析可能存在的速度。 7b【解析】由s-t（位移时间）图象的斜率得到，碰前m2的位移不随时间而变化，处于静止。m1向速度大小为v1=st=4m/s，方向只有向右才能与m2相撞。碰后甲反向弹回的速度v1=84m/s=2m/s ；乙的速度：v2=84m/s=2m/s；由动量守恒定律：m1v1=m1v1+m2v2解得m2=3m1；a图中：碰前m1的速度v1=4m/s，m2静止；碰后两物体共同运动的速度为v=1m/s，因m1v1=(m1+m2)v等式成立，则碰撞可能发生，选项a不符合题意；b图中：碰撞前后m1均静止，而m2速度不变，则不可能发生，选项b符合题意；图c: 碰前m2的速度v2=4m/s，m1静止；碰后m1的速度为v1=6m/s，m2的速度为v2=2m/s因m2v2=m1v1+m2v2等式成立，则碰撞可能发生，选项c不符合题意；图d: 碰前m2的速度v2=4m/s，m1静止；碰后两者的共同速度为v=3m/s，因m2v2=(m1+m2)v等式成立，则碰撞可能发生，选项d不符合题意；故选b.点睛：此题首先考查读图能力，抓住位移图象的斜率等于速度是关键；其次要根据两物体碰前碰后的速度关系找到两物体的质量关系，在结合图像讨论动量是否守恒，注意矢量的方向。8c【解析】根据图像可知：va=3m/s，vb=2m/s，碰撞之后共同速度为：v=1m/s根据动量守恒可知：mava+mbvb=ma+mbv代入数据可以得到：mb=43kga、则碰撞前的总动量为：mava+mbvb=23kgm/s+432kgm/s=103kgm/s，故选项a错误；b、根据动量定理可知a对b所施冲量为b的动量变化，即：i=mbvmbvb=143kgm/s432kgm/s=4kgm/s，故选项b错误；c、碰撞前后a的动量变化为：pa=mavmava=2kgm/s23kgm/s=4kgm/s，故选项c正确；d、碰撞过程中动能的损失为：ek=12mava2+12mbvb212ma+mbv2=10j，故选项d错误。点睛：两滑块碰撞过程系统动量守恒，根据图示图象求出滑块的速度，然后由动量守恒定律求出滑块b的质量，然后利用动量定理以及动能的关系求解即可。9c【解析】碰撞的瞬间小车和木块组成的系统动量守恒，摆球的速度在瞬间不变，若碰后小车和木块的速度变v1和v2，根据动量守恒有：mv=mv1+mv2若碰后小车和木块速度相同，根据动量守恒定律有：mv=（m+m）u故c正确，abd错误故选：c10d【解析】以小车和木块组成的系统为研究对象所受合外力为零，因此系统动量守恒，由于摩擦力的作用，m速度减小，m速度增大，m速度减小到最小时，m速度达最大，最后m、m以共同速度运动。mv=（m+m）v解得：v=mvm+m；选项a错误，d正确；相对运动过程中系统机械能减小，转化为摩擦产生的内能，根据能量守恒得：e损=12mv2-12（m+m）v2=12mv2(mm+m)，与车表面的粗糙程度无关，选项c错误；根据a选项分析，小车m获得动量mv与车面粗糙程度无关，故b错误。故选d。点睛：用动量守恒定律时要清楚研究的对象和守恒条件；知道系统的机械能损失等于系统产生的热量；把动量守恒和能量守恒结合起来列出等式求解是常见的问题11 13 方向与b小球速度相同【解析】以碰撞前质量为4kg的物体速度方向为正方向，两物体碰撞过程中，由动量守恒定律得：m1v1m2v2=m1+m2v，即：40.522=6v，解得：v=13m/s，方向与b小球速度相同。【点睛】本题的关键要掌握碰撞过程的基本规律：动量守恒定律，运用动量守恒定律时，要注意规定正方向，用符号表示速度的方向12 0.2 减小【解析】以前锋a的速度va的方向为正方向，设碰撞后瞬间的共同速度为v，根据动量守恒定律得：mavambvbmcvc=ma+mb+mcv，代入数据解得：v=0.2m/s，碰撞前三名队员的总动能：ek1=12mava2+12mbvb2+12mcvc2=2000j，碰撞后三名队员的总动能：ek2=12m