2018學(xué)年高中物理 第一章 碰撞與動(dòng)量守恒 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用（碰撞）習(xí)題（基礎(chǔ)篇）教科版選修3-5.doc

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動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用（碰撞） 一、選擇題 1．下面關(guān)于碰撞的理解正確的是（ ）． A．碰撞是指相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體相遇時(shí)，在極短時(shí)間內(nèi)它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了顯著變化的過程 B．在碰撞現(xiàn)象中，一般內(nèi)力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，所以可以認(rèn)為碰撞時(shí)系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒 C．如果碰撞過程中機(jī)械能也守恒，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞 D．微觀粒子的碰撞由于不發(fā)生直接接觸，所以不滿足動(dòng)量守恒的條件，不能應(yīng)用動(dòng)量守恒定律求解 2．把一支槍水平地固定在光滑水平面上的小車上，當(dāng)槍發(fā)射出一顆子彈時(shí)，下列說法正確的是（ ）． A．槍和子彈組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 B．槍和車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 C．子彈、槍、小車這三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 D．子彈的動(dòng)量變化與槍和車的動(dòng)量變化相同 3．質(zhì)量為M和m0的滑塊用輕彈簧連接，以恒定的速度v沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，與位于正對(duì)面的質(zhì)量為m的靜止滑塊發(fā)生碰撞，如圖所示，碰撞時(shí)間極短，在此過程中，下列哪個(gè)或哪些說法是可能發(fā)生的？（ ）． A．M、m0、m速度均發(fā)生變化，分別為v1、v2、v3，而且滿足(M+m0)v=Mv1+m0v2+mv3 B．m0的速度不變，M和m的速度變?yōu)関1和v2，而且滿足Mv=Mv1+mv2 C．m0的速度不變，M、m的速度都變?yōu)関＇，且滿足Mv=(M+m)v＇ D．M、m0、m速度均發(fā)生變化，M和m0速度都變?yōu)関，m速度變?yōu)関2，而且滿足(M+m)v0=(M+m0)v1+mv2 4．A、B兩物體發(fā)生正碰，碰撞前后物體A、B都在同一直線上運(yùn)動(dòng)，其位移一時(shí)間圖象（s-t圖象）如圖中ADC和BDC所示．由圖可知，物體A、B的質(zhì)量之比為（ ）． A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．3∶1 5．三個(gè)相同的木塊A、B、C從同一高度處自由下落，其中木塊A剛開始下落的瞬間被水平飛來的子彈擊中，木塊B在下落到一定高度時(shí)，才被水平飛來的子彈擊中．若子彈均留在木塊中，則三木塊下落的時(shí)間tA、tB、tC的關(guān)系是（ ）． A．tA＜tB＜tC B．tA＞tB＞tC C．tA＝tC＜tB D．tA＝tB＜tC 6．如圖所示，木塊A和B質(zhì)量均為2 kg，置于光滑水平面上，B與一輕質(zhì)彈簧一端相連，彈簧另一端固定在豎直擋板上，當(dāng)A以4 m／s的速度向B撞擊時(shí)，由于有橡皮泥而粘在一起運(yùn)動(dòng)，那么彈簧被壓縮到最短時(shí)，具有的彈性勢(shì)能大小為（ ）． A．4 J B．8 J C．16 J D．32 J 7．如圖所示，有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B（大小不計(jì)），A球用細(xì)繩吊起，細(xì)繩長度等于懸點(diǎn)距地面的高度，B點(diǎn)靜止放于懸點(diǎn)正下方的地面上．現(xiàn)將A球拉到距地面高度為h處由靜止釋放，擺動(dòng)到最低點(diǎn)與B球碰撞后粘在起共同上擺，則它們升起的最大高度為（ ）． A．h／2 B．h C．h／4 D．h／ 8．在光滑水平面上,動(dòng)能為、動(dòng)量的大小為的小鋼球l與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞.碰撞前后球l的運(yùn)動(dòng)方向相反.將碰撞后球l的動(dòng)能和動(dòng)量的大小分別記為、，球2的動(dòng)能和動(dòng)量的大小分別記為、,則必有（ ）． A．＜ B．＜ C．＞ D．＞ 9．甲乙兩球在水平光滑軌道上向同方向運(yùn)動(dòng)，已知它們的動(dòng)量分別是、，甲從后面追上乙并發(fā)生碰撞，碰后乙球的動(dòng)量變?yōu)椤t兩球質(zhì)量與間的關(guān)系可能是下面的哪幾種？（ ）． A．= B．=2 C．=4 D．=6 10．如圖所示，光滑水平面上有大小相同的A、B兩球在同一直線上運(yùn)動(dòng)．兩球質(zhì)量關(guān)系為mB=2mA，規(guī)定向右為正方向，A、B兩球的動(dòng)量均為6 kgm／s，運(yùn)動(dòng)中兩球發(fā)生碰撞，碰撞后A球的動(dòng)量增量為－4 kgm／s，則（ ）． A．左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5 B．左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10 C．右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5 D．右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10 二、填空題 11．在光滑的水平地面上，質(zhì)量為4kg的物體以的速度向右運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)質(zhì)量為8kg的物體以的速度向左運(yùn)動(dòng)，兩物體相碰后粘在一起運(yùn)動(dòng)，碰后它們共同速度的大小為___________，方向?yàn)開__________。 12．質(zhì)量為M的金屬塊和質(zhì)量為m的木塊用細(xì)線系在一起，以速度V在水中勻速下沉，某一時(shí)刻細(xì)線斷了，則當(dāng)木塊停止下沉的時(shí)刻。鐵塊下沉的速率為___________。（設(shè)水足夠深，水的阻力不計(jì)） 13．如圖所示，設(shè)車廂的長度為l，質(zhì)量為M，靜止于光滑的水平面上，車廂內(nèi)有一質(zhì)量為m的物體以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，與車廂壁來回碰撞n次后，靜止在車廂中，這時(shí)車廂的速度為_______，方向與v0的方向_______． 三、解答題： 14．有一大炮豎直向上發(fā)射炮彈．炮彈的質(zhì)量為M=6.0 kg（內(nèi)含炸藥的質(zhì)量可以忽略不計(jì)），射出的初速度v0=60 m／s．當(dāng)炮彈到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)爆炸為沿水平方向運(yùn)動(dòng)的兩片，其中一片質(zhì)量為m=4.0 kg．現(xiàn)要求這一片不能落到以發(fā)射點(diǎn)為圓心，以R=600 m為半徑的圓周范圍內(nèi)，則剛爆炸完時(shí)兩彈片的總動(dòng)能至少多大？（g=10 m／s2，忽略空氣阻力） 15．從高處自由下落一個(gè)質(zhì)量為m的物體，當(dāng)物體下落h高度時(shí)突然炸裂成兩塊，其中質(zhì)量為m1的一塊恰好能沿豎直方向回到開始下落的位置，求剛炸裂時(shí)另一塊的速度v2． 【答案與解析】 一、選擇題： 1．【答案】A、B 【解析】碰撞過程中機(jī)械能守恒的碰撞為彈性碰撞。C錯(cuò)．動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適用的規(guī)律之一，不僅低速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)遵守這一規(guī)律，而且高速、微觀物體的運(yùn)動(dòng)也遵守這一規(guī)律，D錯(cuò)． 2．【答案】C 【解析】在發(fā)射子彈時(shí)，子彈與槍之間，槍與車之間都存在相互作用力，所以將槍和子彈作為系統(tǒng)，或槍和車作為系統(tǒng)，系統(tǒng)所受的合外力均不為零，系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒，當(dāng)將三者作為系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)所受的合外力為零，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，這時(shí)子彈的動(dòng)量變化與槍和車的動(dòng)量變化大小相等，方向相反．可見，系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒，與系統(tǒng)的選取直接相關(guān)． 3．【答案】B、C 【解析】因?yàn)榕鲎矔r(shí)間極短，所以‰的速度應(yīng)該不發(fā)生變化，A錯(cuò)，D錯(cuò)．碰后M與m的速度可能相同也可能不同，B對(duì)，C對(duì)． 4．【答案】C 【解析】由圖象知：碰前vA=4 m／s，vB=0．碰后vA＇=vB＇=1 m／s．由動(dòng)量守恒可知選項(xiàng)C正確． 5．【答案】C 【解析】木塊C做自由落體運(yùn)動(dòng)，木塊A被子彈擊中做平拋運(yùn)動(dòng)，木塊B在子彈擊中瞬間豎直方向動(dòng)量守恒，mv=(M+m)v＇，即v＇＜v，木塊B豎直方向速度減小，所以tA=tC＜tB． 6．【答案】B 【解析】 A與B碰撞過程動(dòng)量守恒，有，所以．當(dāng)彈簧被壓縮至最短時(shí)，A、B的動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化成彈簧的彈性勢(shì)能，所以． 7．【答案】C 【解析】本題中的物理過程比較復(fù)雜，所以應(yīng)將過程細(xì)化、分段處理．A球由釋放到擺到最低點(diǎn)的過程做的是圓周運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用動(dòng)能定理可求出末速度，，所以；A、B的碰撞過程符合動(dòng)量守恒：mv1=(m+m)v2，所以；對(duì)A、B粘在一起共同上擺的過程應(yīng)用機(jī)械能守恒， ，． 8．【答案】 ABD 【解析】 9．【答案】C 【解析】動(dòng)量守恒得：；能量不增加：，， 符合實(shí)際：， ， 綜上： 10．【答案】A 【解析】碰撞后，A球的動(dòng)量增量為－4 kgm／s，則B球的動(dòng)量增量為4 kgm／s，所以A球的動(dòng)量為2 kgm／s，B球的動(dòng)量為10 kgm／s，即mAvA=2 kgm／s，mBvB=10 kgm／s．且mB=2mA，則．且碰撞后，原來在右邊的小球的速度大于在左邊小球的速度，故A球在左邊．選項(xiàng)A正確． 二、填空題 11．【答案】；向左 12． 【答案】． 13．【答案】 ，相同． 【解析】不論物體與車廂怎樣發(fā)生作用，碰撞多少次，將物體與車廂作為系統(tǒng)，物體與車廂間作用力是內(nèi)力，不改變系統(tǒng)的總動(dòng)量，同時(shí)這一系統(tǒng)所受的合外力為零，系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒，以v0為正方向，有mv0＝(M＋m)v′． 三、解答題： 14．【答案】Ek=6.0104 J． 【解析】設(shè)炮彈上升到達(dá)最高點(diǎn)的高度為H，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有 設(shè)質(zhì)量為m的彈片剛爆炸后的速度為v1，另一塊的速度為v，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有mv1=(M－m)v． 設(shè)質(zhì)量為m的彈片運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有，R=v1t． 炮彈剛爆炸后，兩彈片的總動(dòng)能 ． 解以上各式得 ． 代入數(shù)值得Ek=6.0104 J． 15．【答案】．由于v2＞0，說明炸裂后另一塊的運(yùn)動(dòng)方向豎直向下． 【解析】以炸裂時(shí)分裂成的兩塊m1和（m－m1）組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，在炸裂的這一極短的時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)受到的合外力——重力（并不為零），但炸裂時(shí)的爆炸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的重力，系統(tǒng)在豎直方向的動(dòng)量可認(rèn)為近似守恒．取豎直向下的方向?yàn)檎较?，炸裂前的兩部分是一個(gè)整體，具有的動(dòng)量為：．當(dāng)爆炸結(jié)束時(shí)，其中質(zhì)量為m1的一塊向上運(yùn)動(dòng)并返回到出發(fā)點(diǎn)，其速度大小與炸裂前相同，動(dòng)量方向與規(guī)定的正方向相反．．由動(dòng)量守恒定律有．解得．由于v2＞0，說明炸裂后另一塊的運(yùn)動(dòng)方向豎直向下．