江苏专版2020年高考物理第二轮复习第5讲经典动量守恒之碰撞课后练习362

1、A. m>mb B . mv mb C第5讲经典动量守恒之碰撞题一：质量为M的物块以速度v运动，与静止的质量为 m的物块发生正碰， 碰后二者的动量 正好相等，则两物块的质量之比Mm可能为（）A. 2 B .3 C .4 D . 5题二：两个质量相等的小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动，A球的动量是8 kg - m/s,B球的动量是5 kg m/s, A球追上B球时发生碰撞，碰后 A B两球的动量可能是（）A.pA= 6 kg - m/s , pB= 7 kg - m/s B.pA= 3 kg - m/s ,pBs=10 kg m/sC.pA= 2 kg m/s, pB= 14 kg

2、m/s D.pA= 7 kg m/s,pBs=6 kg m/s题三：在光滑的水平面上有 a、b两个小球，其质量分别为 na、m,两千在t0时刻发生正碰， 并且在碰撞过程中无机械能损失， 两球碰后的vt图象如图所示，下列关系正确的是（）m= m D .无法判断题四：如图所示，一表面光滑的斜面静止于足够长的光滑水平面上，斜面的质量为M高度为h,倾角为0。一质量为m（m< M）的小物块以一定的初速度沿水平面向右运动冲上斜面， 不计冲上斜面过程中的机械能损失。如果斜面固定，则小物块恰能冲到斜面顶端。如果斜面不固定，则小物块冲上斜面后能达到的最大高度为（）m+ M题五：如图所示，质量为 M的滑槽内

3、有半径为 R的半圆轨道，将滑槽放在水平面上，左端紧 靠墙壁，一质量为m的物体从半圆轨道的顶端 a点无初速度释放，b点为半圆轨道的最低点, c点为半圆轨道另一侧与 a等高的点，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）A. m释放后能够到达c点B. m运动的全过程中，机械能不守恒C.当m首次从右向左到达最低点 b时，M的速度达到最大D. m从a点运动到b点的过程中，m与M系统的机械能守恒、水平方向动量守恒题六：质量为M的小车静止在光滑水平面上， 车上是四分之一圆周的光滑轨道， 轨道下端切 线水平，质量为 m的小球沿水平方向从轨道下端以初速度 V0滑上小车，重力加速度为 g,如 图所示。已知小球未从小车

4、上端离开，与小车分离时，小球与小车速度方向相反，大小之比为1 ： 3,则m： M的值为（）A. 1：3 B .3：1 C .3：5 D .5：3题七：如图所示，在沙堆表面放置一质量为M= 6.0 kg的长方形木块，其上再放一质量为m= 0.10 kg的爆竹，当爆竹爆炸时，因反冲作用而使爆竹上升，木块下陷。已知从爆竹爆炸到木块停止下陷历时 t = 0.1 s,木块在下陷过程中受到的平均阻力f = 90 N,不计空气的阻力和火药的质量，g取10 m/s 2,求爆竹能上升的最大高度。题八：如图所示，用不可伸长的轻质细线将A、B两木球（可视为质点）悬挂起来，A、B之间的距离l=3.2 m,其中木球 A

5、的质量90 g,木球B的质量m= 100 g。现用打钉枪将 一颗质量为R0= 10 g的钉子以竖直向上的初速度V0 = 100 m/s打入并且停留在木球 A中，木球A沿细线向上与木球 B正碰后粘在一起竖直向上运动，恰好能够达到悬点 O处。若钉子打入木球的时间和 A、B两球碰撞的时间都极短，不计空气阻力，g取10 m/s 2,求：不tJ(1)钉子打入木球 A的过程中系统损失的机械能;(2)木球B到悬点O的距离。题九：在原子核物理中，研究核子与核关联的最有效途径是“双电荷交换反应”。这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似。两个小球A和B用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态。在它们左边

6、有一垂直于轨道的固定挡板P,右边有一小球C沿轨道以速度V0射向B球，如图所示。C与B发生碰撞并立即结成一个整体 Q在它们继续向左运动的 过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变。然后，A球与挡板P发生碰撞，碰后 A D都静止不动，A与P接触而不粘连。过一段时间，突然解除锁定(锁定及解 除锁定均无机械能损失)。已知A B C三球的质量均为 m 彳1 OWC O I(1)求弹簧长度刚被锁定后 A球的速度。(2)求在A球离开挡板P之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能。题十：某同学设计了如图所示的趣味实验来研究碰撞问题。用材料和长度相同的不可伸长的轻绳依次将N个大小相同、质量不等的小球悬

7、挂于水平天花板下方，且相邻的小球静止时彼此接触但无相互作用力，小球编号从左到右依次为1、2、3、N,每个小球的质量为其相邻左边小球质量的 k倍(k<1)。在第N个小球右侧有一光滑轨道，其中 A瞰是水平的， BC由是竖直面内的半圆形，两段光滑轨道在B点平滑连接，半圆轨道的直径BD沿竖直方向。在水平轨道的 A端放置一与第 N个悬挂小球完全相同的 P小球，所有小球的球心等高。 现将1号小球由最低点向左拉起高度h,保持绳绷紧状态由静止释放 1号小球，使其与2号小球碰撞，2号小球再与3号小球碰撞所有碰撞均为在同一直线上的正碰且无机械能损失。已知重力加速度为 g,忽略空气阻力，小球每次碰撞的时间均可

8、忽略不计。(1)求1号小千与2号小球碰撞之前的速度 V1的大小；(2)若N= 3,求第3个小球与P小球发生第一次碰撞前的速度 V3的大小；22 .(3)若N= 5,当半圆形轨道半径 R h时，P小球第一次被碰后恰好能通过轨道的最高5点D,求k值的大小。经典动量守恒之碰撞题一 ：AB详解：设碰撞后两者的动量都为p,根据动量守恒知总动量为2p,根据p22mEk以及能量的关系得4P-2M2m 2M一 M 八一一3解得3,所以A、B正确。m题二：A详解：碰撞过程中两小球组成的系统动量守恒，故 C错误；碰后两物体若同向运动，后面物体的速度不能大于前面物体的速度，故D错误；碰撞后的动能不能增加，由计算得直

9、+2m题三： 详解：526272825232102-5->-6-+ , 2-+ 2_<0-+1°-,则 A 正确，B 错误。2m2m2m2m2m2m2mB由题图知a球以一定的初速度与静止的 b球碰撞，碰后a球反向，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有 mva= mva' + mbvb'和1 m：1v2= 1 mAv2 +1 m】v', 2 ,可得 2aa2aa 2 b bv'a =ma- mb ma+ mb Dva , v； = 2aVa。因为 Va'V0,所以 rnvnb,选项 B 正确。 a b ma+ mb a详解:若斜面固定，

10、由机械能守恒定律可得1mV=mgh若斜面不固定，系统水平方向动量21212寸恒，有 mv= (M+ nj) vi,由机械能寸恒te律可得 一mv=mgh'+ (M+m) v1 ,联立以 22上三式可得 hz = ho题五：BC详解：m第一次经过b点后对M做正功，m的机械能减小，不能够到达c点，A错误、B正确; M离开墙壁后，m与M系统水平方向动量守恒，故当m首次从右向左到达最低点 b时，M的速度达到最大，C正确；m从a点运动到b点的过程中，m与M系统的机械能守恒、水平方 向动量不守恒，D错误。题六：C详解：设小球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律可知m vo= M vi-m V2,又

11、也=§,v211cle 1cm 3对整体由机械能寸恒te律可得一mv0= Mv1Hmv|,联立解得 =一，C正确。222M 5题七：45 m解析：设爆炸后爆竹的速度为v1,木块的速度为v2,爆竹上升的最大高度为h,取向下为正方向。对木块，由动量定理有 (Mg f )t = 0Mv2 ,解得v2= 0.5 m/s 。在爆炸瞬间，根据动量守恒定律得Mv2 + mv1 = 0 ,则v=30 m/s。2爆竹做竖直上抛运动的最大高度h= 45 mo2g题八：(1) 45 J (2) 0.45 m详解：(1)规定竖直向上为正方向，设钉子打入木球后的瞬间木球A的速度为v,由动量守恒定律得 mv0=

12、 ( a+ m0)v。根据能量守恒定律可知，钉子打入木球的过程中系统损失的机械能1 21 .、2E= -moVo(mA+ m0 v，代入数据联立解得A E= 45 J。2 2(2)设木球A与木球B碰撞前瞬间速度大小为 Vi, 由运动学知识得 V12 v 2= 2gl ,解得Vi=6 m/s。设木球A与木球B碰撞后的速度大小为 V2,根据动量守恒定律有(ra+m) vi = ( ra+ no+m>) V2,解得V2= 3 m/s。设木球B到悬点O的距离为h,2由运动学知识得 一V2 = 2gh,代入数据联立解得h= 0.45 m 。112包九.(i)一Vo (2) mvo 336详解：(1

13、)设C球与B球结成整体 D时，D的速度为V1,由动量守恒定律有 mv0 (m m)v1 0当弹簧压至最短时，D与A的速度相等，设此速度为 V2, 由动量守恒定律有 2mv) 3mv2。r1联立得v2 v0。3(2)设弹簧长度被锁定后，贮存在弹簧中的势能为Ep,1 _21_2_由能重寸恒有一 2mv13mv2+Ep。2 2撞击P后，A与D的动能都为零，解除锁定后，当弹簧恢复到自然长度时，弹性势能全部转1C变成D的动能。设 D的速度为v3,则有Ep= - 2mv；。2以后弹簧伸长，A球离开挡板P并获得速度，当 A、D的速度相等时，弹簧伸至最长。设此时的速度为V4,由动量守恒有 2mv3 3mv4。

14、当弹簧伸到最长时，其弹性势能最大，设为 %,由能量守恒有-2mv2 1 22一，一一12解以上各式得 Ep/ = mv0 。 36题十：(1) 72gh (2) ()272gh (3) k J2 1 1+k2 m1Vl详解：(1)设1号小球的质量为碰前的速度为 V1。对于1号小球，在由h高处运动到最低点的过程中，根据机械能守恒有mgh解得 v1 v12gh。(2)设1号、2号小球碰撞后的速度分别为 丫；和丫2, 2号小球的质量为 m,取水平向右为 正方向。对于1、2号小球碰撞的过程，根据动量守恒定律有m1Vl m1Vl m2V2,2mw2 m2V22根据机械能守恒有m"2解得 v2 2 J2gh 。1 k ,设2号、3号小球碰撞后的速度分别为v'2和V3, 3号小球的质量为 m,对于2、3号小球碰撞的过程，根据动量守恒定律有m 2 v2m 2 v2m 3v 3 ，根据机械能守恒有22m2v2m2v22 m3v3同理可得3号小球被碰后的速度v32*)2 府。(3)设4号、5号小球碰撞后,5号小球的速度为v5,同理可得v5().2gh °1+k可知二者发生碰撞后交换速