物理人教版选择性必修第一册第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞课时作业

【名师】第5节弹性碰撞和非弹性碰撞课时练习一．单项选择1．“嫦娥五号”月表土壤采样完成后，质量为m1=500kg的上升器携带土壤样品，在月面升空，开启返程之旅。在预设交会对接处，质量为m2=2500kg的轨道器与返回器组合体（简称“轨返体”）以v2=1611.2m/s的速度追上并俘获速度为v1=1607.1m/s的上升器，成功完成交会对接，并以共同速度飞行一小段时间。假设整个交会对接过程在一直线上完成。已知月球半径约为地球的，月球表面重力加速度约为地球的，则（）

A．整个交会对接过程机械能守恒B．对接后的共同速度为1609.15m/sC．上升器要绕月球做圆周运动至少需要约为7.9km/s的发射速度D．交会对接过程，外力对上升器的冲量约为17002．矩形滑块由材料不同的上下两层粘结在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v水平射向滑块，若射击上层，则子弹恰好不射出；若射击下层，则子弹整个恰好嵌入，则上述两种情况相比较，说法错误的是（）A．子弹击中上层过程中，系统产生的热量较多B．两次滑块所受冲量一样大C．两次系统损失的机械能一样多D．两次子弹动量变化量一样大3．甲．乙两铁球质量分别是m甲=1kg．m乙=2kg，在光滑水平面上均沿同一直线向正方向运动，速度分别是v甲=6m/s．v乙=2m/s，甲追上乙发生正碰后两物体的速度有可能是（）A.v甲′=2m/s，v乙′=4m/s B.v甲′=7m/s，v乙′=1.5m/sC.v甲′=3.5m/s，v乙′=3m/s D.v甲′=3m/s，v乙′=3m/s4．如图所示，平板车放在光滑的水平面上，木块和轻弹簧放在光滑的平板车上，轻弹簧一端与固定在平板车上的挡板连接，整个装置处于静止，一颗子弹以一定的水平速度射入木块（时间极短）并留在木块中与木块一起向前滑行，与弹簧接触后压缩弹簧，不计挡板和弹簧的质量，从子弹刚好接触木块至弹簧压缩最短的过程中（）A．子弹射入木块过程中，子弹与木块组成的系统动量守恒．机械能守恒B．子弹和木块一起压缩弹簧过程中，子弹．木块．小车组成的系统动量守恒．机械能守恒C．整个过程，子弹．木块．小车组成的系统所损失的机械能等于子弹与木块摩擦产生的热量D．其他条件不变时，小车的质量越大，弹簧的最大压缩量越大5．质量为M的小车静止于光滑的水平面上，小车的上表面和圆弧的轨道均光滑，如图所示，一个质量为m的小球以速度水平冲向小车，当小球返回左端脱离小车时，下列说法中不正确的是（）

A．小球一定沿水平方向向左做平抛运动B．小球可能沿水平方向向左做平抛运动C．小球可能沿水平方向向右做平抛运动D．小球可能做自由落体运动6．质量为m．速度为v的A球跟质量为3m的静止B球发生正碰。碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后B球的速度允许有不同的值。碰撞后B球的速度可能是（）A．0.8v B．0.6v C．0.4v D．0.2v7．如图所示，位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视作质点，P的质量为m，Q的质量为3m，Q与轻质弹簧相连。Q原来静止，P以一定初动能E向Q运动并与弹簧发生碰撞。在整个过程中，弹簧具有的最大弹性势能等于（）A． B． C． D．E8．如图所示，在光滑水平面上有一质量为M的木块，木块与轻弹簧水平相连，弹簧的另一端连在竖直墙上，木块处于静止状态，一质量为m的子弹以水平速度击中木块，并嵌在其中，木块压缩弹簧后在水平面做往复运动，木块从被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中，（）A．子弹．木块和弹簧构成的系统机械能守恒B．子弹．木块和弹簧构成的系统动量守恒C．木块受到的合外力的冲量大小为D．木块受到的合外力的冲量大小为9．如图甲所示，光滑水平面上有a．b两个小球，a球向b球运动并与b球发生正碰，其碰前和碰后的s-t图象如图乙所示，已知ma＝5kg。则b球的质量为（）

A．mb＝1kg B．mb＝2kg C．mb＝3kg D．mb＝4kg10．如图所示质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点。一质量为m的滑块在小车上从A点静止开始沿轨道滑下，然后滑入轨道，最后恰好停在C点。已知小车质量，滑块与轨道间的动摩擦因数为，重力加速度为g。则下列说法正确的是（）A．滑块从A滑到C的过程中滑块和小车系统的动量一直都是守恒的B．滑块滑到B点时的速度为C．滑块从A滑到C的过程中相对于地面的水平位移等于D．水平轨道的长度L一定大于圆弧半径R11．如图所示，两光滑且平行固定的水平杆位于同一竖直平面内，两静止小球a．b分别穿在两杆上，两球间连接一个处于原长的竖直轻弹簧，现给小球b一个水平向右的初速度v0.小球a的质量为m1，小球b的质量为m2，且m1≠m2，如果两杆足够长，则在此后的运动过程中（）A．a．b组成的系统动量守恒B．a．b组成的系统机械能守恒C．弹簧最长时，其弹性势能为D．当a的速度达到最大时，b的速度最小12．小明在桌面上搭建积木模型，半径为R的光滑半圆形细管道竖直固定在桌面上，桌面右侧连接一个倾角为45°的斜面，管道最低点与斜面顶点重合，如图所示。最初，直径略小于管道内径的小球A．B分别静止在管道最高点和最低点。现由静止释放A小球在管道最低点与B小球发生完全非弹性碰撞碰后结合为整体C并落在斜面上。小球可视为质点，A的质量为m，B的质量为3m，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）

A．碰后瞬间整体C的速度大小为B．碰后瞬间整体的速度大小为C．整体C碰后落到斜面的时间为D．整体C碰后落到斜面的时间为13．如图甲所示，一个轻弹簧的两端与质量分别为和的两物块A．B相连接并静止在光滑的水平地面上，现使A以3m/s的速度向B运动压缩弹簧，速度-时间图象如图乙，则有（）A．在．时刻两物块达到共同速度1m/s，且弹簧都处于压缩状态B．从到时刻弹簧由压缩状态恢复原长C．两物块的质量之比为D．在时刻A与B的动能之比14．如图所示，子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块，子弹未穿透木块，此过程中木块动能增加了5J，那么此过程中系统产生的内能可能为（）

A．2.5J B．4.2J C．5.0J D．5.6J15．如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为2m和m的A．B两滑块，它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧（弹簧与A．B不拴连），由于被一根细绳拉着而处于静止状态。当剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下列说法中正确的是（）

A．两滑块的动量大小之比pA∶pB=2∶1B．两滑块的速度大小之比vA∶vB=2∶1C．两滑块的动能之比EkA∶EkB=1∶2D．弹簧对两滑块做功之比WA∶WB=1∶1

参考答案与试题解析1．【答案】D【解析】A．交会对接过程是完全非弹性碰撞，机械能有损失，A错误；B．整个交会对接过程由动量守恒定律可得代入数据解得B错误；C．在地球表面，由重力作为向心力可得解得地球的第一宇宙速度为同理可得，月球的第一宇宙速度为故上升器要绕月球做圆周运动至少需要约为1.66km/s的发射速度，C错误；D．交会对接过程，对上升器，由动量定理可得解得故外力对上升器的冲量约为1700，D正确。故选D。2．【答案】A【解析】AC．由于两次作用后物块和子弹整体末速度相等，则系统损失的机械能相等，产生的热量也相等，C正确，A错误；BD．根据动量守恒知道最后物块和子弹整体获得的速度（最后物块和子弹的公共速度）是相同的，则两次子弹初速度相等，末速度也相等，则动量变化量一样大；同理由于滑块两次的初速度相等，末速度也相等，则根据动量定理，两次滑块受到的冲量一样大，BD正确。本题选错误的，故选A。3．【答案】A【解析】【详解】以甲的初速度方向为正方向，碰撞前总动量碰撞前的动能A．如果，碰撞后动量为10kg？m/s，动量守恒．碰后机械能机械能不增加，碰撞后不能发生二次碰撞，故A正确；B．如果，碰后甲的速度不可能大于乙，选项B错误；C．如果，碰撞后动量为9.5kg？m/s，碰撞过程动量不守恒，故C错误；D．如果，碰撞后动量为9kg？m/s，碰撞过程动量不守恒，故D错误．故选A。4．【答案】D【解析】A．子弹射入木块过程中，弹与木块组成的系统所受合外力为零，因此动量守恒，而子弹打入木块的过程中，因摩擦产生热量，机械能不守恒，A错误；B．子弹和木块一起压缩弹簧过程中，子弹．木块．小车和弹簧组成的系统动量守恒．机械能守恒，B错误；C．整个过程，子弹．木块．小车组成的系统所损失的机械能等于子弹与木块摩擦产生的热量和弹簧增加的的弹性势能，C错误；D．设子弹质量为，初速度为，木块的质量，小车的质量为M，子弹射入木块的过程，满足动量守恒弹簧压缩量最大时最大弹性势能整理得显然小车的质量M越大，弹簧的弹性势能越大，即弹簧的最大压缩量越大，D正确。故选D。5．【答案】A【解析】小球水平冲上小车，又返回左端，到离开小车的整个过程中，系统水平方向动量守恒有机械能守恒有解得如果，方向与方向相反，小球离开小车向左做平抛运动；如果小球离开小车做自由落体运动；如果，方向与方向相同，小球离开小车向右做平抛运动，故BCD正确，A错误。本题选不正确项，故选A。6．【答案】C【解析】若是非弹性碰撞，有解得若为弹性碰撞，则有，解得，所以B球的速度取值范围为故选C。7．【答案】A【解析】设P物体的初速度为，由已知可得P与Q碰撞过程中，两物体速度相等时，弹簧压缩量最大，此时弹性势能最大，整个过程中，满足动量守恒此时最大弹性势能解得故选A。8．【答案】D【解析】A．在子弹嵌入木块极短的时间内机械能转化为内能，机械能不守恒，木块压缩弹簧后在水平面做往复运动，机械能守恒，故A错误；B．在子弹嵌入木块极短点的时间内，内力远远大于外力，动量在水平方向守恒，之后的过程中不守恒，故B错误；CD．由于子弹射入木块的时间极短，在瞬间动量守恒根据动量守恒定律得解得根据动量定理，合外力的冲量故D正确，C错误。故选D。9．【答案】A【解析】根据s-t图像，碰前b球静止，a球做匀速直线运动，速度为碰后两小球共速，依旧做匀速直线运动，速度为根据动量守恒定律有解得故选A。10．【答案】D【解析】A．滑块从A滑到C的过程中水平方向动量守恒，竖直方向上合力不为零，系统动量不守恒，A错误；B．滑块刚滑到B点时速度最大，取水平向右为正方向，由水平方向动量守恒定律和机械能守恒定律解得滑块滑到B点时的速度为，B错误；C．设全程小车相对地而的位移大小为s，根据题意可知全程滑块水平方向相对小车的位移为，则滑块水平方向相对地面的位移为滑块与小车组成的系统在水平方向动量守恒，取水平向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得已知解得滑块从A滑到C的过程中相对于地面的水平位移等于，C错误；D．系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，对整个过程，由动量守恒定律得解得由能量守恒定律得解得由于则水平轨道的长度L一定大于圆弧半径R，D正确。故选D。11．【答案】A【解析】A．由于水平杆光滑，两球在竖直方向上受力平衡，所受弹簧的弹力在水平方向上的分力时刻大小相等．方向相反，所以两球组成的系统所受的合力为零，即系统动量守恒，故A正确；B．两小球受重力．弹簧弹力和杆的支持力，重力和杆的支持力不做功，弹簧弹力做功大小．正负不同，故两小球组成的系统机械能不守恒，故B错误；C．当弹簧最长时，两小球的速度相等，由动量守恒定律有解得由机械能守恒定律，弹簧最长时，其弹性势能故C错误；D．由于两小球的质量不相等，弹簧开始伸长的过程中，a一直在加速，当弹簧再次恢复原长时a的速度达到最大，从开始到此刻，相当于b以速度v0与静止的a发生弹性碰撞，若m1＜m2，则此时b的速度仍向右，速度最小，若m1>m2，则此时b的速度向左，大于最小值0，故D错误。故选A。12．【答案】D【解析】AB．小球Ａ从最高点到最低点由机械能守恒可知AB碰撞过程由动量守恒定律解得选项AB错误；CD．当C落到斜面上时解得选项C错误，D正确。故选D。13．【答案】D【解析】A．由图可知t1时刻之后一小段时间，A速度减小，B速度增大，则t1时刻弹簧处于压缩状态，t3时刻之后一小段时间，A速度增大，B速度减小，则t3时刻处于伸长状态，故A错误；B．在t3时刻处于伸长状态，二物块速度相等，弹簧最长，时刻两物块速度恢复到初始状态即弹簧恢复原长，因此从t3到t4过程中弹簧由伸长状态恢复原长，故B错误；C．根据动量守恒定律，t=0时刻和t=t1时刻系统总动量相等，有其中解得故C错误；D．在t2时刻A的速度为B的速度为根据求出故D正确。故选D。14