2020-2021学年高二物理人教版选修3-5课后作业：第十六章 第4节 碰撞 Word版含解析

1、a组：合格性水平训练1. (弹性碰撞)在光滑的水平面上有三个完全相同的小球，它们在同一条直线上，2、3小球静止，并靠在一起，1小球以速度v0射向它们，如图所示。设碰撞中不损失机械能，则碰后三个小球的速度可能值是()av1v2v3v0 bv10，v2v3v0cv10，v2v3v0 dv1v20，v3v0答案d解析两个质量相等的小球发生弹性正碰，碰撞过程中动量守恒，机械能守恒，碰撞后将交换速度，故d正确。2(非弹性碰撞)质量相等的三个物块在一光滑水平面上排成一条直线，且彼此隔开了一定的距离，如图所示。具有动能e0的第1个物块向右运动，依次与其余两个静止物块发生碰撞，最后这三个物块粘在一起，这个整体

2、的动能为 ()ae0 b. c. d.答案c解析碰撞中动量守恒mv03mv1，得v1。e0mv，ek×3mv，联立解得ek×3m2×，故c正确。3(弹性碰撞)在光滑水平面上有两个相同的弹性小球a、b，质量都是m，b球静止，现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，则碰撞前a的速度等于()a. b. c2 d2 答案c解析两球压缩最紧时速度相等，设为v，碰前a球的速度为va，由动量守恒定律得mva2mv，弹性势能epmv×2mv2，联立解得va2，c正确。4(碰撞的理解与判断)现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和

3、m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞。已知碰撞后，甲滑块静止不动，那么这次碰撞是()a弹性碰撞 b非弹性碰撞c完全非弹性碰撞 d条件不足，无法确定答案a解析以甲滑块的运动方向为正方向，由动量守恒定律得：3mvmv0mv，所以v2v。碰前总动能为ek×3mv2mv22mv2，碰后总动能ekmv22mv2，则ekek，所以这次碰撞是弹性碰撞，故a正确。5(碰撞的判断)(多选)质量为1 kg的小球以4 m/s的速度与质量为2 kg的静止小球发生正碰，关于碰后的速度v1和v2，下列选项中可能正确的是()av1v2 m/sbv11 m/s，v22.5 m/scv11 m/s，v

4、23 m/sdv13 m/s，v20.5 m/s答案ab解析碰撞前两球的总动量为pm1v11×4 kg·m/s4 kg·m/s，碰撞前总动能为ekm1v×1×42 j8 j。若v1v2 m/s，则碰撞后总动量为pm1v1m2v2(12)× kg·m/s4 kg·m/s，系统动量守恒；碰撞后总动能为ek(m1m2)v12 j<8 j，总动能没有增加，符合能量守恒定律，a正确。若v11 m/s，v22.5 m/s，碰后总动量为pm1v1m2v21×(1) kg·m/s2×2.5 kg

5、·m/s4 kg·m/s，系统动量守恒；碰撞后总动能为ekm1v12m2v22×1×(1)2 j×2×2.52 j6.75 j，系统总动能没有增加，b正确。若v11 m/s，v23 m/s，则碰撞后总动量为pm1v1m2v21×1 kg·m/s2×3 kg·m/s7 kg·m/s，违背动量守恒定律，c错误。若v13 m/s，v20.5 m/s，碰后两球同向运动，后面小球的速度大于前面小球的速度，不符合实际，d错误。6(非弹性碰撞)冰球运动员甲的质量为80 kg，当他以5 m/s的速度向

6、前运动时，与另一质量为100 kg、速度为3 m/s的迎面而来的运动员乙相撞。碰后甲恰好静止，假设碰撞时间极短，求：(1)碰后乙的速度的大小；(2)碰撞中总机械能的损失。答案(1)1 m/s(2)1400 j解析(1)设运动员甲、乙的质量分别为m、m，碰前速度大小分别为v、v1，碰后乙的速度大小为v1，设碰前运动员甲的速度方向为正方向，由动量守恒定律有mvmv1mv1代入数据得v11 m/s。(2)设碰撞过程中总机械能的损失为e，应有mv2mvmv12e解得e1400 j。7(弹性碰撞)如图所示，abc为一固定在竖直平面内的光滑轨道，bc段水平，ab段与bc段平滑连接，质量为m1的小球从高为h

7、处由静止开始沿轨道下滑，与静止在轨道bc段上质量为m2的小球发生碰撞，碰撞后两球的运动方向处于同一水平线上，且在碰撞过程中无机械能损失，求碰撞后小球m2的速度大小v2。答案解析设m1碰撞前的速度为v0，根据机械能守恒定律有m1ghm1v设碰撞后m1与m2的速度分别为v1和v2，根据动量守恒定律有m1v0m1v1m2v2由于碰撞过程中无机械能损失，有m1vm1vm2v联立解得v2。b组：等级性水平训练8(非弹性碰撞)(多选)质量分别为m1和m2的两个物体碰撞前后的位移时间图象如图所示，以下说法中正确的是()a碰撞前两物体动量相同b质量m1等于质量m2c碰撞后两物体一起做匀速直线运动d碰撞前两物体

8、动量大小相等、方向相反答案bd解析由图线的斜率可知，两物体碰撞前速度大小相等，方向相反，而碰后速度都为零，设两物体碰撞前速度大小分别为v1、v2，系统碰撞前后动量守恒，以v1方向为正方向，则m1v1m2v20，可得m1v1m2v2，则碰前两物体动量大小相等、方向相反，同时可得m1m2，故a、c错误，b、d正确。9(碰撞的判断)(2019·湖南省醴陵二中期中)(多选)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 b0.6v c0.4v d0.2v答案bc解析以两球组成的系统为研

9、究对象，以碰前a球的速度方向为正方向，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mv2mv·2mv，联立解得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，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，所以碰后b球的速度大小可能是0.6v和0.4v，不可能是0.7v和0.2v，a、d错误，b、c正确。10(碰撞的判断)如图所示，在光滑水平面上有直径相同的a、b两球，在同一直线上运动，选定向右为正方向，两球的动量分别为pa6 kg·m/s、pb4 kg·m/s。当两球相碰之后，

10、两球的动量可能是()apa6 kg·m/s，pb4 kg·m/sbpa6 kg·m/s，pb8 kg·m/scpa4 kg·m/s，pb6 kg·m/sdpa2 kg·m/s，pb0答案c解析对于碰撞问题要遵循三个规律：动量守恒定律、碰后系统的机械能不增加和碰撞过程符合实际情况。本题属于迎面对碰，碰撞前，系统的总动量为2 kg·m/s。a中，系统碰后的动量变为2 kg·m/s，不满足动量守恒定律，错误；b中，系统碰后的动量变为2 kg·m/s，满足动量守恒定律，但碰后a球动量大小不变，b球动量增

11、加，根据关系式ek可知，a球的动能不变，b球动能增加，系统的机械能增大了，错误；d中，满足动量守恒定律，碰后系统的机械能也没增加，但是碰后a球运动方向不变，b球静止，这显然不符合实际情况，错误；经检验，c满足碰撞所遵循的三个规律，正确。11. (弹性碰撞和非弹性碰撞)如图所示，a、b两物体的质量分别为9m和10m，a、b间用一轻弹簧连接，质量为m的子弹以水平速度v向右射入a并留在a中。水平面光滑，则当弹簧被压缩到最短时，子弹速度是多大？此时弹性势能是多少？答案0.05vmv2 解析子弹射入a的过程，取向右为正方向，根据动量守恒定律得mv(m9m)v1解得v10.1v弹簧被压缩至最短时，a、b速度相等，根据动量守恒定律得10mv1(10m10m)v2解得v20.05v此时弹性势能是ep·10mv·20mv解得epmv2。12(弹性碰撞)(2019·河北省唐山市期末)如图所示，光滑曲面与粗糙平面平滑连接，质量为m23 kg的滑块b静止在光滑曲面的底端，质量为m12 kg的滑块a由曲面上某一高度为h处无初速度释放，滑到底端和滑块b发生弹性正碰，碰后滑块b在平面上滑行的距离为l2 m，已知两滑块与平面间的动摩擦因数均为0.4，重力加速度g10 m/s2。求：(1)滑块b在碰撞后获得的速度大小；(