2020-2021高中物理3-5分层训练（三）碰撞含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年高中物理人教版选修3-5分层训练（三）碰撞含解析分层训练（三）碰撞［基础达标练]1．两名质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平冰面上．现在，其中一人向另一个人抛出一个篮球，另一人接球后再抛回．如此反复进行几次后，甲和乙最后的速率关系是()A．若甲最先抛球，则一定是v甲>v乙B．若乙最后接球，则一定是v甲>v乙C．只有甲先抛球,乙最后接球,才有v甲>v乙D．无论怎样抛球和接球，都是v甲〉v乙2．现有甲、乙两滑块,质量分别为3m和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3．如图,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右,滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是A．A和B都向左运动B．A和B都向右运动C．A静止,B向右运动D．A向左运动,B向右运动4．如图所示，木块A和B质量均为2kg，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4m/s的速度向B撞击时，由于有橡皮泥而粘在一起运动，A．4JB．8JC．16JD．32J5．如图所示,小球A和小球B质量相同（可视为质点)，球B置于光滑水平面上．当球A从高为h处由静止摆下，到达最低点恰好与B相撞，并粘合在一起继续摆动,它们能上升的最大高度是（)A．hB。eq\f(h，2)C。eq\f(h,4)D.eq\f(h,8）6．如图所示，在光滑水平地面上有两个完全相同的小球A和B，它们的质量都为m.现B球静止，A球以速度v0与B球发生正碰,针对碰撞后的动能，下列说法中正确的是（)A．B球动能的最大值是eq\f（1,2）mveq\o\al（2，0）B．B球动能的最大值是eq\f（1,8）mveq\o\al（2，0)C．系统动能的最小值是0D．系统动能的最小值是eq\f（1,8）mveq\o\al（2,0）7．（多选)如图所示，两个大小相同、质量均为m的冰壶静止在水平冰面上．运动员在极短时间内给在O点的甲冰壶一水平冲量使其向右运动,当甲冰壶运动到A点时与乙冰壶发生弹性正碰，碰后乙冰壶运动到C点停下．已知OA＝AB＝BC＝L，冰壶所受阻力大小恒为重力的k倍，重力加速度为g，则()A．运动员对甲冰壶做的功为kmgLB．运动员对甲冰壶做的功为3kmgLC．运动员对甲冰壶施加的冲量为meq\r(kgL)D．运动员对甲冰壶施加的冲量为meq\r(6kgL)8．质量m1＝10g的小球在光滑的水平面上以v1＝30cm/s的速度向右运动，恰遇上质量m2＝50g的小球以v2＝10cm/s的速度向左运动．碰撞后（1)碰撞后小球m1的速度大小及方向．(2）碰撞前后系统机械能的改变量．［能力提升练］9．(多选)质量为M的物块以速度v运动，与质量为m的静止物块发生正碰，碰撞后两者的动量正好相等．两者质量之比eq\f（M,m）可能为(）A．2B．3C．4D．510．如图所示，光滑水平直轨道上有三个半径相等的小球a、b、c,质量分别为mb＝mc＝m、ma＝3m,开始时b、c均静止，a以初速度v0＝5m/s向左运动,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．则b与c碰撞前A．4m/sB．C．8m/sD．11．两滑块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；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段．两者的位置x随时间t变化的图象如图所示．求:(1)滑块a、b的质量之比；（2)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比．12．如图所示,光滑轨道的下端离地0.8m，质量为m的A球从轨道上端无初速释放，到下端时与质量也为m的B球正碰,B球碰后做平抛运动，落地点与抛出点的水平距离为0.8m，求A分层训练(三）碰撞1．解析：因系统动量守恒，故最终甲、乙动量大小必相等，谁最后接球谁的质量中包含了球的质量，即质量大，根据动量守恒：m1v1＝m2v2,因此最终谁接球谁的速度小，故选项B正确．答案:B2．解析：由动量守恒3m·v－mv＝0＋mv所以v′＝2v碰前总动能Ek＝eq\f(1，2)×3m·v2＋eq\f(1,2）mv2＝2mv2碰后总动能Ek′＝eq\f（1，2)mv′2＝2mv2，Ek＝Ek′,选项A正确．答案:A3．解析:选向右为正方向，则A的动量pA＝m·2v0＝2mv0。B的动量pB＝－2mv0。碰前A、B的动量之和为零，根据动量守恒，碰后A、B的动量之和也应为零，可知四个选项中只有选项D符合题意．答案:D4．解析:A与B碰撞过程动量守恒,有mAvA＝(mA＋mB）vAB，所以vAB＝eq\f（vA,2)＝2m/s.当弹簧被压缩至最短时,A、B的动能完全转化成弹簧的弹性势能．所以Ep＝eq\f(1，2）（mA＋mB)veq\o\al(2,AB)＝8J.答案:B5．解析：A运动到最低点有:mgh＝eq\f（1，2）mveq\o\al（2,A）,到达最低点恰好与B相撞，并粘合在一起有：mvA＝2mv，v＝eq\f（vA,2），两者同时上升时机械能守恒，有:eq\f（1,2)×2mv2＝2mgH，联立解得,H＝eq\f(h，4），C正确．答案：C6．解析：若发生弹性碰撞,碰后能量不损失,且发生速度交换，此时碰后B球的速度最大，动能最大,为eq\f(1，2)mveq\o\al(2,0)，选项A正确,B错误；若发生完全非弹性碰撞，即碰后A,B速度相等时,动能损失最大，系统动能最小，根据动量守恒定律有mAv0＝mAv＋mBv,解得v＝eq\f(v0，2)，系统动能的最小值是eq\f（2mv2,2)＝eq\f（1，4)mveq\o\al（2，0）,选项C，D错误．答案：A7．解析：A错,B对:当甲冰壶运动了距离L时与乙冰壶发生弹性正碰，甲冰壶碰后停止运动，乙冰壶以甲冰壶碰前的速度继续向前运动了2L距离停下，从效果上看，相当于乙冰壶不存在,甲冰壶直接向前运动了3L的距离停止运动,根据动能定理，运动员对甲冰壶做的功等于克服摩擦力做的功，即：W＝3C错，D对：运动员施加的冲量I＝Δp＝p－0＝eq\r（2mEk)－0＝eq\r（2m·3kmgL)＝meq\r(6kgL）.答案：BD8．解析：（1）取方向向右为正，对两小球组成的系统分析,由动量守恒定律有m1v1＋m2(－v2)＝m1v′1解得v′1＝－20cm/s，负号表示m1碰后运动方向向左．(2)系统机械能的改变量ΔE＝eq\f(1,2)m1v′eq\o\al(2,1）－eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f(1，2)m1v\o\al（2，1）＋\f（1，2)m2v\o\al(2，2)））＝－5×10－4J,负号表示机械能减小．答案：(1)20cm/s方向向左（2）机械能减少5×10－4J9．解析：边界一：若发生完全非弹性碰撞,则有Mv＝(M＋m)v′，根据碰撞后两者的动量正好相等，有Mv＝mv，解得eq\f(M,m）＝1。边界二：若发生弹性碰撞,根据碰撞前后，机械能守恒并注意到碰撞后两者的动量正好相等，有：eq\f(1，2)mv2＝eq\f（\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Mv,2）)）2，2M）＋eq\f(\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Mv,2）)）2,2m)，可得eq\f(M,m)＝3.由此可得碰后两者质量之比满足1≤eq\f(M，m)≤3，故选A、B选项．答案：AB10．解析: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，b与c碰撞后粘在一起的速度为v，由动量守恒定律得：a、b小球：mav0＝mava＋mbvb，对b、c小球：mbvb＝（mb＋mc）v，由a与b间的距离保持不变可知：va＝v，联立上式,代入数据得:vb＝eq\f（6,5)v0＝6m/s.故选项B正确．答案：B11．解析：（1)设a、b的质量分别为m1、m2，a、b碰撞前的速度为v1、v2.由题给图象得v1＝－2m/s，v2＝1m/sa、b发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v。由题给图象得v＝eq\f（2,3)m/s由动量守恒定律得m1v1＋m2v2＝（m1＋m2）v联立并代入数据解得m1m2＝18；(2)由能量守恒得，两滑块因碰撞而损失的机械能为：ΔE＝eq\f(1，2)m1veq\o\al（2，1)＋eq\f(1，2）m2veq\o\al(2，2)－eq\f（1,2)（m1＋m2)v2由图象可知，两滑块最后停止运动．由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为W＝eq\f（1，2）（m1＋m2)v2联立并代入题给数据得WΔE＝12.答案:(1）18(2)1212．解析:B球做平抛运动,有x＝v′Bt，y＝eq\f(1,2)gt2得v′B＝eq\f（x,t）＝xeq\r(\f（g,2y))＝0.8×eq\r(\f（10，2×0.8））m/s＝2m/sA球和B球在碰撞中若无能量损失，v′A＝0,由动量守恒定律,有mvA1＝mv′B，vA1＝v′B＝2m/s由机械能守恒定律,有mgh1＝eq\f(1,2)mveq\o\al（2,A1）h1＝eq\f（v\o\al（2，A1），2g）＝eq\f（22，2×10）m＝0。2mA球和B球在碰撞中若能量损失最大，则v′A＝v′B，由动量守恒定律,有mvA2＝（m＋m)v′B，vA2＝2v′B＝2×2m/s＝4m/