2020-2021学年高中物理人教版选修3-5课时作业16-4 碰撞

1、课时作业4碰撞时间：45分钟一、选择题(16为单选，79为多选)1冰壶运动深受观众喜爱，图1为运动员投掷冰壶的镜头在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与对面静止的冰壶乙发生正碰，如图2.若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是图中的(b)2如图所示，质量为m的a小球以水平速度v与静止的质量为3m的b小球正碰后，a球的速率变为原来的，而碰后b球的速度是(以v方向为正方向)(d)av/6bvcv/3dv/2解析：碰后a的速率为v/2，可能有两种情况：v1v/2；v1v/2.根据动量守恒定律，当v1v/2时，有mvmv13mv2，v2v/6；当v1v/2时，有mvmv13mv2，v2v/2

2、.若它们同向，则a球速度不可能大于b球速度，因此只有d正确3.如图所示，木块a和b质量均为2 kg，置于光滑水平面上b与一轻质弹簧一端相连，弹簧另一端固定在竖直挡板上，当a以4 m/s的速度向b撞击时，由于有橡皮泥而粘在一起运动，那么弹簧被压缩到最短时，具有的弹性势能大小为(b)a4 jb8 jc16 jd32 j解析：a与b碰撞过程动量守恒，有mava(mamb)vab，所以vab2 m/s.当弹簧被压缩到最短时，a、b的动能完全转化成弹簧的弹性势能，所以ep(mamb)v8 j.4.在光滑的水平面上有三个完全相同的小球，它们成一条直线，2、3小球静止，并靠在一起，1小球以速度v0射向它们，

3、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(d)av1v2v3v0bv10，v2v3v0cv10，v2v3v0dv1v20，v3v0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，动能守恒，碰撞后将交换速度，故d项正确5如图所示，物体a静止在光滑的水平面上，a的左边固定有轻质弹簧，与a质量相同的物体b以速度v向a运动并与弹簧发生碰撞，a、b始终沿同一直线运动，则a、b组成的系统动能损失最大的时刻是(d)aa开始运动时ba的速度等于v时cb的速度等于零时da和b的速度相等时解析：对a、b组成的系统由于水平面光滑，所以动量守恒而对a、b、弹簧组成的系统机械能守恒，即a、b

4、动能与弹簧弹性势能之和为定值当a、b速度相等时，弹簧形变量最大，弹性势能最大，所以此时动能损失最大6如图是“牛顿摆”装置，5个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上，5根轻绳互相平行，5个钢球彼此紧密排列，球心等高用1、2、3、4、5分别标记5个小钢球当把小球1向左拉起一定高度，如图甲所示，然后由静止释放，在极短时间内经过小球间的相互碰撞，可观察到球5向右摆起，且达到的最大高度与球1的释放高度相同，如图乙所示关于此实验，下列说法中正确的是(d)a上述实验过程中，5个小球组成的系统机械能守恒，动量守恒b上述实验过程中，5个小球组成的系统机械能不守恒，动量不守恒c如果同时向左拉起小球1、2、3到相

5、同高度(如图丙所示)，同时由静止释放，经碰撞后，小球4、5一起向右摆起，且上升的最大高度高于小球1、2、3的释放高度d如果同时向左拉起小球1、2、3到相同高度(如图丙所示)，同时由静止释放，经碰撞后，小球3、4、5一起向右摆起，且上升的最大高度与小球1、2、3的释放高度相同解析：5个小球组成的系统发生的是弹性正碰，系统的机械能守恒，系统在水平方向的动量守恒，总动量并不守恒，选项a、b错误；同时向左拉起小球1、2、3到相同的高度，同时由静止释放并与4、5碰撞后，由机械能守恒和水平方向的动量守恒知，小球3、4、5一起向右摆起，且上升的最大高度与小球1、2、3的释放高度相同，选项c错误，选项d正确7

6、在两个物体碰撞前后，下列说法中可以成立的是(ab)a作用后的总机械能比作用前小，但总动量守恒b作用前后总动量均为零，但总动能守恒c作用前后总动能为零，而总动量不为零d作用前后总动量守恒，而系统内各物体的动量增量的总和不为零解析：选项a为非弹性碰撞，成立；选项b为完全非弹性碰撞，成立；总动能为零时，其总动量一定为零，故选项c不成立；总动量守恒，则系统内各物体动量的增量不为零的话，则系统一定受到合外力作用，选项d错误8木块长为l，静止在光滑的水平桌面上，有a、b两颗规格不同的子弹以相反的速度va、vb同时射向木块，a、b在木块中嵌入的深度分别为da、db，且da>db，(dadb)<l

7、，木块一直保持静止，如图所示，则由此判断子弹a、b在射入前(ad)a速度va>vbb子弹a的动能等于子弹b的动能c子弹a的动量大小大于子弹b的动量大小d子弹a的动量大小等于子弹b的动量大小解析：由题知，子弹a、b从木块两侧同时射入木块，木块始终保持静止，分析可知，两子弹对木块的推力大小相等，方向相反，子弹在木块中运动时间必定相等，否则木块就会运动设两子弹所受的阻力大小均为f，根据动能定理，对a子弹有fda0eka，得ekafda，对b子弹有fdb0ekb，得ekbfdb.由于da>db，则子弹入射时的初动能eka>ekb，故b错误两子弹和木块组成的系统动量守恒，因射入后系统的

8、总动量为零，所以子弹a的动量大小等于子弹b的动量大小，故c错误，d正确根据动量与动能的关系得mv，则有，而eka>ekb，则得到ma<mb，根据动能的计算公式ekmv2，得到初速度va>vb，a正确9带有光滑圆弧轨道质量为m的滑车静止在光滑水平面上，如图所示一质量也为m的小球以速度v0水平冲上滑车，到达一定高度后，小球又返回车的左端，则(bc)a小球以后将向左做平抛运动b小球将做自由落体运动c此过程中小球对小车做的功为mvd小球在弧形槽上上升的最大高度为解析：小球上升到最高点时与小车相对静止，有共同速度v，由动量守恒定律得mv02mv，由机械能守恒定律得mv2×mv

9、2mgh，联立解得h，故选项d错误；从小球滚上到滚下并离开小车，系统在水平方向动量守恒，由于无摩擦力做功，动能守恒，此过程类似弹性碰撞，作用后两者交换速度，即小球速度变为零，开始做自由落体运动，故选项b、c正确，a错误二、非选择题10如图所示，光滑水平轨道上有三个木块a，b，c，质量分别为ma3m，mbmcm，开始时b，c均静止，a以初速度v0向右运动，a与b碰撞后分开，b又与c发生碰撞并粘在一起，此后a与b间的距离保持不变求b与c碰撞前b的速度大小答案：v0解析：a与b碰撞时动量守恒，设a与b碰撞后，a的速度为va，b与c碰撞前b的速度为vb，则mav0mavambvbb与c碰撞时动量守恒，

10、设粘在一起的速度为v，则mbvb(mbmc)v由a与b间的距离保持不变可知vav联立式，代入数据得vbv0.11.如图所示，小球a，b用等长细线悬挂于同一固定点o.让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°.忽略空气阻力，求：(1)两球a，b的质量之比；(2)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比答案：(1)1(2)1解析：(1)设球b的质量为m2，细线长为l，球b下落到最低点，但未与球a相碰时的速度为v，由机械能守恒定律得m2glm2v2，设a球质量为m1，在两球碰后的瞬间，两球的共同

11、速度为v，以向左为正，由动量守恒定律得m2v(m1m2)v，设两球共同向左运动到最高处时，细线与竖直方向的夹角为，由机械能守恒定律得(m1m2)v2(m1m2)gl(1cos)，联立式得1，代入数据得1.(2)两球在碰撞过程中的机械能损失是qm2gl(m1m2)gl(1cos)，联立式，q与碰前球b的最大动能之比为1(1cos)，联立式，并代入题给数据得1.12如图所示，质量分别为ma、mb的两个弹性小球a、b静止在地面上方，b球距地面的高度h0.8 m，a球在b球的正上方先将b球释放，经过一段时间后再将a球释放当a球下落t0.3 s时，刚好与b球在地面上方的p点处相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间a球的速度恰为零已知mb3ma，重力加速度大小g取10 m/s2.忽略空气阻力及碰撞中的动能损失求：(1)b球第一次到达地面时的速度；(2)p点距离地面的高度答案：(1)4 m/s(2)0.75 m解析：(1)设b球第一次到达地面时的速度大小为vb，由运动学公式有vb.将h0.8 m代入上式，得vb4 m/s.(2)设两球相碰前后，a球的速度大小分别为v1和v1(