物理碰撞相关试题及精准答案呈现

物理碰撞相关试题及精准答案呈现考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）1.两个质量分别为m₁和m₂的小球（m₁>m₂）沿同一直线发生正碰。碰撞前，小球m₁以速度v₁向右运动，小球m₂以速度v₂向左运动，且|v₁|>|v₂|。若碰撞是弹性的，则碰撞后两小球的速度可能为（）A.v₁'=0,v₂'=v₁+v₂B.v₁'=v₁,v₂'=v₂C.v₁'=(m₁-m₂)v₁+2m₂v₂/(m₁+m₂),v₂'=(m₂-m₁)v₂+2m₁v₁/(m₁+m₂)D.v₁'=(m₁+2m₂)v₁-2m₂v₂/(m₁+m₂),v₂'=2m₁v₁/(m₁+m₂)-v₂2.质量为m的小球以速度v与静止在光滑水平面上的质量为2m的木块发生正碰，碰撞后小球速度可能为（）A.v/2B.v/3C.-vD.2v3.甲、乙两物体质量分别为m和2m，它们在光滑水平面上正碰。碰撞前它们的动量大小分别为p₁和p₂，且p₁>p₂。若碰撞是弹性的，则碰撞后它们的总动量为（）A.p₁+p₂B.p₁-p₂C.(p₁+p₂)/2D.(p₁-p₂)/24.一个弹性小球和质量相同的静止木块发生正碰，碰撞过程中（）A.小球损失的动能一定等于木块获得的动能B.系统的总动量守恒，但总动能可能不守恒C.系统的总动能守恒，总动量也守恒D.小球和木块受到的碰撞力大小总是相等，方向相反5.质量为m₁的小球以速度v₁向右与质量为m₂（m₂>m₁）的静止小球发生正碰，碰撞后m₁以速度v₁'向左运动。若碰撞是弹性的，则碰撞后m₂的速度v₂'为（）A.v₁/(1+m₁/m₂)B.v₁/(1-m₁/m₂)C.2m₁v₁/m₂D.2m₁v₁/(m₁-m₂)6.一个质量为m的弹性小球以速度v竖直向上与水平地面发生正碰，碰后小球速度大小仍为v。不计空气阻力，从球接触地面到再次离开地面的过程中，地面对小球做的功为（）A.0B.-mv²/2C.mv²/2D.2mv²/2=mv²7.在光滑水平面上，质量为m₁的滑块以速度v₁向右运动，与质量为m₂的静止滑块发生正碰。碰后m₁的速度为v₁'，m₂的速度为v₂'。若碰撞过程中系统损失的动能最大，则v₁'与v₁、v₂'与v₂的关系为（）A.v₁'=v₁,v₂'=0B.v₁'=0,v₂'=v₁C.v₁'=v₁/2,v₂'=v₁/2D.v₁'=v₁/2,v₂'=v₁/28.质量为m的物体A以速度v与静止的质量为2m的物体B在光滑水平面上发生正碰，碰后粘在一起共同运动。在此碰撞过程中，物体A损失的动能为（）A.mv²/4B.mv²/2C.3mv²/4D.mv²9.两颗靠得较近的行星在引力作用下发生碰撞，忽略其他天体的引力。在碰撞过程中，两颗行星的（）A.总动量守恒B.总动能一定增加C.总机械能可能增加D.总动量守恒，总动能可能不变10.质量为m的小球以速度v与静止在光滑水平面上的质量为2m的木块发生正碰，碰撞后小球速度为v/2。则此碰撞一定是（）A.弹性碰撞B.完全非弹性碰撞C.非弹性碰撞D.条件不足，无法判断碰撞类型二、多项选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的五个选项中，有多项是符合题目要求的。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分。）11.关于碰撞，下列说法正确的有（）A.弹性碰撞中，系统的动量守恒，动能也守恒B.非弹性碰撞中，系统的动量守恒，动能一定不守恒C.完全非弹性碰撞是碰撞后两物体粘在一起共同运动的一种特殊情况D.任何形式的碰撞，只要系统所受合外力为零，系统的动量就一定守恒E.碰撞过程中，两物体之间的相互作用力总是远大于它们各自受到的其他外力12.质量为m₁的小球以速度v₁向右与质量为m₂的静止小球发生正碰，碰后m₁的速度为v₁'，m₂的速度为v₂'。若碰撞是弹性的，则有（）A.m₁v₁=m₁v₁'+m₂v₂'B.1/2m₁v₁²=1/2m₁v₁'²+1/2m₂v₂'²C.v₁'=(m₁-m₂)v₁/(m₁+m₂)D.v₂'=2m₁v₁/(m₁+m₂)E.系统损失的动能一定为零13.一个质量为m的弹性小球以速度v竖直向上抛出，落回地面时速度大小仍为v。在与地面碰撞的极短时间内（）A.小球动量发生了变化B.小球动能发生了变化C.地球受到了向下的平均冲力，大小等于小球受到的向上的平均冲力D.地球获得了向下的动量，大小等于小球失去的向上动量E.若考虑小球与地球组成的系统，系统的总动量守恒14.在光滑水平面上，质量为m₁的滑块以速度v₁向右运动，与质量为m₂的静止滑块发生正碰。关于碰后两滑块的速度，下列说法可能正确的有（）A.若碰后m₁的速度v₁'=v₁，则m₂的速度v₂'=0B.若碰后m₁的速度v₁'=0，则m₂的速度v₂'=v₁C.若碰后m₁和m₂都向右运动，则v₁'<v₁D.若碰后m₁和m₂都向左运动，则v₁'>0E.若碰后m₁和m₂的速度大小相等，方向相反，则系统动量守恒15.关于完全非弹性碰撞，下列说法正确的有（）A.碰撞后物体粘在一起，共同具有一个速度B.相比于弹性碰撞，完全非弹性碰撞过程中系统的动能损失最多C.完全非弹性碰撞中，系统的动量一定守恒D.完全非弹性碰撞中，系统的动能一定不守恒E.在利用完全非弹性碰撞测定子弹速度的实验中，需要考虑摩擦力的影响三、计算题（本题共5小题，共70分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）16.（14分）质量为0.5kg的小球A以4m/s的速度与静止在光滑水平面上质量为1.5kg的小球B发生正碰，碰后小球A的速度变为2m/s。求：（1）碰后小球B的速度；（2）碰撞过程中系统损失的动能。17.（14分）质量为m的弹性小球以速度v₀从地面竖直向上抛出，落回地面时速度大小仍为v₀。假设小球与地面碰撞时间极短，且碰撞是弹性的。求：（1）小球从抛出到再次接触地面经历的总时间；（2）地面对小球在碰撞过程中做的功。18.（14分）在光滑水平面上，质量为2m的小车静止放置在光滑水平面上，小车左端放着一个质量为m的小物块（可视为质点）。现给小物块一个水平向右的初速度v₀，小物块与小车右端壁发生弹性正碰。求：（1）碰后小物块和小车的速度；（2）从小物块开始运动到再次与右端壁碰前，小物块相对小车运动了多远。19.（14分）质量为m₁的滑块以速度v₁沿光滑水平面向右运动，与左端固定在轻弹簧上的质量为m₂的滑块（弹簧处于原长状态）发生正碰。碰后滑块m₁的速度变为v₁'。假设碰撞是弹性的，且弹簧始终在弹性限度内。求：（1）碰后滑块m₂的速度；（2）弹簧被压缩至最短时，弹簧的弹性势能。20.（14分）质量为m的滑块以速度v向一个质量为M（M>>m）静止在光滑水平面上的弹簧上滑去，压缩弹簧。假设滑块与弹簧接触后发生完全非弹性碰撞，且弹簧始终在弹性限度内。求：（1）滑块和弹簧共同速度最大时，弹簧的弹性势能；（2）弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能。试卷答案一、单项选择题1.C2.A3.A4.C5.B6.B7.A8.A9.A10.C二、多项选择题11.A,C,D12.A,B,E13.A,C,D14.A,B,C,D15.A,C,D三、计算题16.（1）解：对m₁和m₂组成的系统，在碰撞过程中，水平方向动量守恒。m₁v₁=m₁v₁'+m₂v₂'代入数据：0.5×4=0.5×2+1.5v₂'解得：v₂'=2m/s。（2）解：碰撞前系统总动能为Ek₀=1/2m₁v₁²=1/2×0.5×4²=4J。碰撞后系统总动能为Ek=1/2m₁v₁'²+1/2m₂v₂'²=1/2×0.5×2²+1/2×1.5×2²=1+3=4J。系统损失的动能为ΔEk=Ek₀-Ek=4J-4J=0J。答：（1）碰后小球B的速度为2m/s；（2）碰撞过程中系统损失的动能为0J。17.（1）解：设向上为正方向。对小球，从抛出到最高点，由动能定理得：0-1/2mv₀²=-mgH，H=v₀²/(2g)。从最高点到最低点，由动能定理得：1/2mv₀²-0=mgH，H=v₀²/(2g)。总时间t=2t₁，上升时间t₁=v₀/g。总时间t=2(v₀/g)=2v₀/g。答：小球从抛出到再次接触地面经历的总时间为2v₀/g。（2）解：设向上为正方向。小球与地面碰撞过程，动量变化Δp=m(v₀)-m(-v₀)=2mv₀。地面对小球冲量I=Δp=2mv₀。地面对小球做功W=I·d，d为地面对小球用力的作用点的位移。由于碰撞时间极短，作用点位移极小，可认为d≈0。但更准确的理解是，地面对小球做的功等于小球动能的变化。碰前动能Ek₀=1/2mv₀²，碰后动能Ek=1/2mv₀²，动能变化ΔEk=Ek-Ek₀=0。因此，地面对小球做的功为0。答：地面对小球在碰撞过程中做的功为0。18.（1）解：对物块m和小车2m组成的系统，在碰撞过程中，水平方向动量守恒。mv₀=mv₁'+2m×2m代入数据：mv₀=mv₁'+4mv₂'，其中v₁'为碰后物块速度，v₂'为碰后小车速度。由弹性碰撞关系：v₁'-v₂'=-(v₀-0)=-v₀。联立方程：mv₀=mv₁'+4mv₂'，v₁'=v₂'-v₀。解得：v₂'=v₀/5，v₁'=v₀/5-v₀=-4v₀/5。答：碰后小物块的速度为-4v₀/5（向左），小车的速度为v₀/5（向右）。（2）解：从小物块开始运动到再次与右端壁碰前，物块相对小车运动的时间t。物块相对小车初速度为v₀，相对加速度为a_relative=a₁-a₂=0-a₂=0-(-4v₀/5÷t)=-4v₀/5÷t=-4v₀/5÷(v₀/5)=-4。相对位移s_relative=v₀t+1/2×(-4)×t²=v₀t-2t²。物块相对小车运动的路程为s_relative，即相对位移的绝对值|s_relative|=2t²-v₀t。当物块相对小车速度减为零时，相对位移最大，即s_relative=0，解得t=v₀/4。在t=v₀/4时，s_relative=v₀(v₀/4)-2(v₀/4)²=v₀²/4-v₀²/8=v₀²/8。答：从小物块开始运动到再次与右端壁碰前，小物块相对小车运动了v₀²/8。19.（1）解：对m₁和m₂组成的系统，在碰撞过程中，水平方向动量守恒。m₁v₁=m₁v₁'+m₂v₂'。假设碰撞是弹性的，则系统动能守恒。1/2m₁v₁²=1/2m₁v₁'²+1/2m₂v₂'²。联立以上两式，代入m₁=m₂，v₁'=v₁/2，解得：v₂'=3v₁/2。答：碰后滑块m₂的速度为3v₁/2。（2）解：当滑块m₁和m₂速度相等时，弹簧压缩量最大，弹性势能最大。设此时共同速度为v'。由动量守恒：m₁v₁=(m₁+m₂)v'。代入m₁=m₂，解得：v'=v₁/2。弹簧最大弹性势能Ep=系统总动能-碰撞后动能=1/2m₁v₁²-1/2(m₁+m₂)v'²=1/2m₁v₁²-1/2(2m₁)(v₁/2)²=1/2m₁v₁²-1/2×2m₁×v₁²/4=1/2m₁v₁²-1/4m₁v₁²=1/4m₁v₁²。答：弹簧被压缩至最短时，弹簧的弹性势能为1/4m₁v₁²。20.（1）解：对滑块m和弹簧组成的系统（包括地球），在滑块m压缩弹簧的过程中，水平方向动量守恒（系统不受外力），机械能守恒（弹簧弹力是保守力）。当滑块m和弹簧共同速度最大时，弹簧的压缩量达到某个值，此后滑块m的动能开始减少，弹簧的弹性势能开始增加。设此时共同速度为v_max。由动量守恒：mv=(m+M)v_max。由机械能守