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2022年粤教版物理选择性必修第一册课时跟踪检测试卷(五)弹性碰撞与非弹性碰撞(含答案)

1、课时跟踪检测(五)弹性碰撞与非弹性碰撞课时跟踪检测(五)弹性碰撞与非弹性碰撞 A 组重基础 体现综合 1下列关于碰撞的理解正确的是( ) A碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程 B在碰撞现象中,一般内力都远大于外力,所以可以认为碰撞时系统的动能守恒 C如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫作非弹性碰撞 D微观粒子的相互作用由于不发生直接接触,所以不能称其为碰撞 解析:选 A 碰撞是十分普遍的现象,它是相对运动的物体相遇时发生的一种现象,一般内力远大于外力。如果碰撞中机械能守恒,就叫作弹性碰撞。微观粒子的相互作用同样具有短时间内发生强大内力作用的特点,所以

2、仍然是碰撞。 2.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 质量相等的物体 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( ) 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:选 D A、B 速度相等时弹簧的压缩量最大,弹簧弹性势能最大,A、B 组成的系统动能损失最大,选项 D 正确。 3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

3、 B非弹性碰撞 C完全非弹性碰撞 D条件不足,无法确定 解析: 选 A 以甲滑块的运动方向为正方向, 由动量守恒定律得: 3m vmv0mv, 所以 v2v,碰前总动能 Ek123m v212mv22mv2,碰后总动能 Ek12mv22mv2,EkEk,所以 A 正确。 4在一条直线上相向运动的甲、乙两个小球,它们的动能相等,已知甲球的质量大于乙球的质量,它们正碰后可能发生的情况是( ) A甲、乙两球都沿乙球的运动方向 B甲球反向运动,乙球停下 C甲、乙两球都反向运动 D甲、乙两球都反向运动,且动能仍相等 解析:选 C 由 p22mEk知,正碰前甲球的动量大于乙球的动量,所以总动量的方向应为甲

4、球的初动量的方向,可以判断 C 正确,A、B、D 错误。 5.如图所示,小球 A 和小球 B 质量相同,球 B 置于光滑水平面上,当球 A 的最低点从高为 h 处由静止摆下,到达最低点恰好与球 B 相撞,并粘合在一起继续摆动,它们能上升的最大高度是( ) Ah B.12h C.14h D.18h 解析:选 C 对球 A 碰撞前下落过程由机械能守恒定律有 mgh12mv2,得 v 2gh。对碰撞过程由动量守恒定律有 mv2mv, 得 v2gh2。 对整体, 设上升的最大高度为 h, 则由机械能守恒定律有 2mgh12 2mv2,解得 hh4,C 正确。 6.在光滑的水平面上有三个完全相同的小球,

5、它们成一条直线,2、3 小球静止,并靠在一起。小球 1以速度 v0射向它们,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( ) Av1v2v313v0 Bv10,v2v312v0 Cv10,v2v312v0 Dv1v20,v3v0 解析:选 D 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。 7A、B 两球在光滑水平面上沿同一直线发生正碰,作用前 pA20 kg m/s,pB0;碰撞过程中,A 球动量变化量为 pA10 kg m/s,则作用后 B 球的动量 pB为( ) A20 kg m/s B10 kg m/s C20 kg

6、m/s D10 kg m/s 解析: 选 D 根据动量守恒定律知 pApB0, 由于 A 动量减少 10 kg m/s, 则 B 动量增加 10 kg m/s,B 球的动量 pBpBpB10 kg m/s,D 正确。 8.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,具有的弹簧势能大小为( ) A4 J B8 J C16 J D32 J 解析:选 B A 与 B 碰撞过程动量守恒,有 mAvA(mAmB)vAB,所以 vAB

7、vA22 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 Ep12(mAmB)vAB28 J。 9.如图,光滑水平直轨道上两滑块 A、B 用橡皮筋连接,A 的质量为 m。开始时橡皮筋松弛, B 静止,给 A 向左的初速度 v0。一段时间后,B 与 A 同向运动发生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间 A 的速度的两倍,也是碰撞前瞬间 B 的速度的一半。求: (1)B 的质量; (2)碰撞过程中 A、B 系统机械能的损失。 解析:(1)以初速度 v0的方向为正方向,设 B 的质量为 mB,A、B 碰后的共同速度为 v,由题意知,碰撞前瞬间 A 的速度为v2,碰

8、撞前瞬间 B 的速度为 2v,由动量守恒定律得 2mBvmv2(mmB)v,得 mBm2。 (2)从开始到碰后的全过程,以初速度 v0的方向为正方向,由动量守恒得 mv0(mmB)v 设碰撞过程 A、B 系统机械能损失为 E, 则 E12mv2212mB(2v)212(mBm)v2, 联立得 E16mv02。 答案:(1)m2 (2)16mv02 B 组重应用 体现创新 10.(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 OAAB

9、BCL,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 kmgL B运动员对甲冰壶做的功为 3kmgL C运动员对甲冰壶施加的冲量为 m kgL D运动员对甲冰壶施加的冲量为 m 6kgL 解析:选 BD 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: W3kmgL, A 错误,B 正确。运动员施加的冲量 Ipp0 2mEk0 2m 3k

10、mgLm 6kgL,C 错误,D 正确。 11如图所示,轨道 AOB 光滑且在 O 处平滑相接,B 点右侧为粗糙水平面。有两个材料及表面粗糙程度均相同的小物块 P、Q,其中物块 P 的质量为 0.9 kg,把物块 P 从斜面上 0.8 m 高处由静止释放,运动至粗糙水平面上的 C 点处速度恰好减为 0,BC 长为 1 m;若把物块 Q 置于 B 点,物块 P 仍从斜面上 0.8 m 高处由静止释放,物块 P、Q 碰撞后,在粗糙水平面上的位移分别为 0.64 m、0.81 m。已知重力加速度 g 取 10 m/s2,则物块与水平面间的动摩擦因数 及物块 Q 的质量 M 分别为( ) A0.4,M

11、0.2 kg B0.4,M0.4 kg C0.8,M0.2 kg D0.8,M0.4 kg 解析: 选C 把物块P 从斜面上 0.8 m高处由静止释放, 运动至粗糙水平面上的 C 点处速度恰好减为 0, 根据动能定理可得 mghmgLBC0 代入数据解得 0.8; 物块 P 滑到底端的速度为 v0 2gh4 m/s, 碰后物块 P 的速度为 v1,则有12mv12mgL1, 则有 v1 2gL1 20.8100.64 m/s3.2 m/s 碰后物块 Q 的速度为 v2,则有12Mv22MgL2, 则有 v2 2gL2 20.8100.81 m/s3.6 m/s 碰撞过程中根据动量守恒定律可得:

12、mv0mv1Mv2 联立解得 M0.2 kg,故 C 正确,A、B、D 错误。 12.如图所示, 光滑半圆形轨道 MNP 竖直固定在水平面上, 直径 MP 垂直于水平面, 轨道半径 R0.5 m,质量为 m1的小球 A 静止于轨道最低点 M,质量为 m2的小球 B 用长度为 2R 的细线悬挂于轨道最高点 P。现将小球 B 向左拉起,使细线水平绷紧,以竖直向下的速度 v04 m/s 释放小球 B,小球 B 与小球 A 碰后粘在一起恰能沿半圆形轨道运动到 P 点,两球可视为质点,g10 m/s2,试求: (1)B 球与 A 球碰撞前的速度大小; (2)A、B 两球的质量之比 m1m2。 解析:(1)B 球下摆过程中机械能守恒,由机械能守恒定律得 12m2v02m2g 2R12m2v12, 解得:v16 m/s。 (2)两球恰好到达 P 点,由牛顿第二定律得 (m1m2)g(m1m2)vP2R, 解得:vP 5 m/s, 两球从 M 到 P 过程中,由动能定理得 12(m1m2)vP212(m1m2)v22(m1m2)g 2R, 解得:v25 m/s; 两球碰撞过程动量守恒,以两球组成的系统为研究对象,以 B 球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:m2v1(m1m2)v2,解得:m1m215。 答案:(1)6 m/s (2)15