高中物理--碰撞練習(xí)

1、6高中物理-碰撞練習(xí)基礎(chǔ)鞏固1 .質(zhì)量為3m的機(jī)車，其速度為 V0.在與質(zhì)量為2m的靜止車廂碰撞后掛在一起時(shí)的速度為 ()A.3v o/2B.2vo/3C.2v05D.3v05解析：碰撞的特點(diǎn)是物體間的相互作用突然發(fā)生，持續(xù)時(shí)間很短，在相撞時(shí)間內(nèi)，外力遠(yuǎn)小于物體之間的作用，即動(dòng)量守恒.則3m v 0=(3m+2m)v得v=3vo/5.答案：D2 .A、B兩球在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng)，A球的動(dòng)量是5 kg m/s, B球的動(dòng)量是7 kg - m/s,當(dāng)A球追上B球時(shí)發(fā)生碰撞，則碰后A B兩球的動(dòng)量可能值分別是() A.6 kg m/s, 6 kg m/s3 .3 kg m/s, 9

2、 kg m/sC.-2 kg m/s, 14 kg m/sD.- 5 kg m/s, 15 kg m/s解析：兩球構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，A球減少的動(dòng)量大小等于B球增加的動(dòng)量大小，故B、C兩項(xiàng)正確.A選項(xiàng)雖然作用前后白動(dòng)量相等，但A球的動(dòng)量不可能增加，所以 A錯(cuò).答案：BC3.如圖16-4-8所示，質(zhì)量為 m的人立于平板車上，人與車的總質(zhì)量為M人與車以速度 vi丫2豎直跳起時(shí)，車的速度變?yōu)?)在光滑水平面上向東運(yùn)動(dòng)'J > > A 7，3、，-，圖 16-4-8Mv1.向東M mMv1 Mv2 .A. 12向東 B.M m八Mv1 Mv21向東C. 12 向東 D.vM m解析

3、：人和車這個(gè)系統(tǒng)，在水平方向上合外力等于零，系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒.設(shè)車的速度Vi的方向?yàn)檎较?，選地面為參照系.初態(tài)車和人的總動(dòng)量為Mm,末態(tài)車的動(dòng)量為(M-m)vJ (因?yàn)槿嗽谒椒较蛏蠜]有受到?jīng)_量，其水平動(dòng)量保持不變).人在水平方向上對(duì)地的動(dòng)量仍為mv, 則有 Mv=(M-m) v 1, +mv1 (M-m)v1=(M-m) v 1 所以vJ =v1,正確答案應(yīng)為 D. 答案：D4 .在光滑水平面上，動(dòng)能為 Eo、動(dòng)量為po的小鋼球1與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞，碰撞前后 球1的運(yùn)動(dòng)方向相反.將碰撞后球1的動(dòng)能和動(dòng)量大小分別記為 E1、p1,球2的動(dòng)能和動(dòng)量 的大小分別記為巳、P2,則必有(

4、)A.E1VE0B.p1poC.E2>EoD.p2>p。解析：兩個(gè)鋼球組成的系統(tǒng)在碰撞過程中動(dòng)量守恒，設(shè)鋼球1初動(dòng)量的方向?yàn)檎较颍?又由動(dòng)量守恒定律得：po=p2-p 1 ,可見p2>p。，故選項(xiàng)D正確.單從動(dòng)量方面分析，p1可以大于po, 若如此必有碰后系統(tǒng)的動(dòng)能增加，但對(duì)于碰撞問題碰撞后系統(tǒng)的動(dòng)能不可能大于碰前系統(tǒng)的 動(dòng)能，因此E1+E2WE0,必有Ei<Eo, E2VE0,顯然選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.由動(dòng)量的大小和 動(dòng)能的關(guān)系p2=2mE,因?yàn)镋i< Eo,得pi< po ,選項(xiàng)B正確.答案：ABD5 .甲、乙兩球在光滑水平軌道上同向運(yùn)動(dòng)，已知它們的

5、動(dòng)量分別是p甲=5 kg - m/s, p乙=7kg - m/s,甲追上乙并發(fā)生碰撞，碰撞后乙球的動(dòng)量變?yōu)閜乙'=10 kg - m/s,則兩球質(zhì)量 m甲與m乙的關(guān)系可能是()A.m甲二m|乙B.m乙=2m甲C.m乙=4m甲D.m乙=6m甲解析：由碰撞中的動(dòng)量守恒可求得p甲'=2 kg - m/s.要使甲追上乙必須有：v甲>丫乙，即_ptn>>艮-,所以m乙> 1.4m甲.碰后由于p甲、p乙均大于零，表示運(yùn)動(dòng)同向，則應(yīng)用 m乙- 22_'2'2所以m乙W 5m甲.再由碰撞中的機(jī)械能不增加，則p?p乙p?p乙> , 2n> 2m

6、z.2m 甲 2mz.5151代入數(shù)據(jù)得： m乙>m甲，綜合上述討論， m甲與m乙的關(guān)系應(yīng)為 m甲Wm乙w 5m甲.2121答案：C6 .質(zhì)量為490 g的木塊靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為 10 g的子彈以500 m/s的速度水平射 入木塊并嵌在其中，從子彈剛射入木塊至與木塊相對(duì)靜止的過程中，它們的共同運(yùn)動(dòng)速度為10 m/s.木塊增加的動(dòng)能為 J ,子彈損失的動(dòng)能為J ,產(chǎn)生的內(nèi)能是 J.解析：木塊增加的動(dòng)能為： 1 mV22= 1 X0.49 X 10 2 J=24.5 J ,子彈損失的動(dòng)能為：221mv02- lmv12=1 X 0.01 X (500 2-10 2) J=1 249.

7、5 J ,所以產(chǎn)生的內(nèi)能為 1 249.5 J-24.5222J=1225 J.答案：24.5 1 249.5 1 2257.如圖16-4-9所示，質(zhì)量為0.5 kg的小球在距離車底面高20 m處以一定的初速度向左平拋，落在以7.5 m/s速度沿光滑水平面向右勻速行駛的敞篷小車中，車底涂有一層油泥，車 與油泥的總質(zhì)量為 4 kg ,設(shè)小車在落到車底前瞬間速度是25 m/s ,則當(dāng)小球與小車相對(duì)靜止時(shí)，小球與小車發(fā)生的是什么碰撞？此過程中有沒有動(dòng)能損失？碣圖 16-4-9解析：由于小球與小車碰后具有共同速度，所以它們的碰撞為完全非彈性碰撞.此過程中動(dòng)能損失最大.8.如圖16-4-10所示，長(zhǎng)l為

8、0.8 m的細(xì)繩，一端固定于。點(diǎn)，另一端系一個(gè)質(zhì)量m為0.2kg的球.將球提起使細(xì)繩處于水平位置時(shí)無初速釋放.當(dāng)球擺至最低點(diǎn)時(shí)，恰與放在光滑水平桌面邊緣的質(zhì)量m2為0.2 kg的鐵塊發(fā)生彈性正碰，碰后小球靜止.若光滑桌面距地面高度h為1.25 m ,鐵塊落地點(diǎn)距桌邊的水平距離多大？（g取10 m/s 2）圖 16-4-10可對(duì)全過程利用能量解析：球下落過程中機(jī)械能守恒，由于兩球發(fā)生彈性正碰，動(dòng)能守恒, 守恒進(jìn)行計(jì)算.碰后鐵塊做平拋運(yùn)動(dòng)，利用平拋運(yùn)動(dòng)公式計(jì)算 .由于兩球發(fā)生彈性正碰，動(dòng)能守恒，所以12m2v2 =mgl-0 , 解得 V2=4 m/s.22h 2 125由平拋射程公式可求得鐵塊的

9、水平射程：s=v2,3 =4* I。m=2 m.綜合應(yīng)用9.（2004天津高考）如圖16-4-11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 mF2mA.規(guī)定向右為正方向，A B兩球的動(dòng)量大小均為6 kg m/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 kg m/s,則（）圖 16-4-11A.左方是A球，碰撞后B.左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為A、B兩球速度大小之比為2 : 51 ： 10C.右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為D.右方是A球，碰撞后 A、B兩球速度大小之比為1 ： 10解析：由質(zhì)量關(guān)系、動(dòng)量增量關(guān)系判斷球的位置.由m

10、=2mA、pB=pA知：vA=2vB.對(duì)兩球發(fā)生碰撞的情況進(jìn)行討論：（1）A球在左方，都向右運(yùn)動(dòng).由動(dòng)量守恒定律得：Pa' =2 kg - m/s, Pb' =10 kg - m/s,即vB5mAvA _ 2；mBvB 10（2）A球在左方，且 A向右運(yùn)動(dòng)，B向左運(yùn)動(dòng)，由題意知 pa' =2 kg - m/s, pb' =- 2 kg m/s, A、B兩球碰后繼續(xù)相向運(yùn)動(dòng)是不可能的；（3）B球在左方，A球在右方，則此種情況下APa>0.由以上分析知，只有第一種情況成立.答案：A10.（精彩回放）一輕質(zhì)彈簧，上端懸掛于天花板，下端系一質(zhì)量為 M的平板，處在平

11、衡狀態(tài).一質(zhì)量為m的均勻環(huán)套在彈簧外，與平板的距離為h,如圖16-4-12所示，讓環(huán)自由下落，撞擊平板，已知碰后環(huán)與板以相同的速度向下運(yùn)動(dòng)，使彈簧伸長(zhǎng) （）圖 16-4-12A.若碰撞時(shí)間極短，則碰撞過程中環(huán)與板的總動(dòng)量守恒B.若碰撞時(shí)間極短，則碰撞過程中環(huán)與板的總機(jī)械能守恒C.環(huán)撞擊板后，板的新的平衡位置與h的大小無關(guān)D.在碰后板和環(huán)一起下落的過程中，它們減少的動(dòng)能等于克服彈簧力所做的功解析：環(huán)套與板碰撞時(shí)間極短，二者之間的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力 (重力、彈簧彈力)，環(huán)套與板的總動(dòng)量守恒，A項(xiàng)正確.因碰后兩者速度相同， 說明環(huán)套與板的碰撞為完全非彈性碰撞，動(dòng)能損失最多，碰撞過程中總機(jī)械能不守恒，B項(xiàng)

12、錯(cuò).碰后，環(huán)套與板做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，板的新的平衡位置就是停振后板所處的位置，由平衡條件kxo=(m+M) g,x o=M g , xo與 h 大小無關(guān)，C項(xiàng)正確. k碰后下落過程中，板和環(huán)套減少的動(dòng)能和減少的重力勢(shì)能都轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能.彈性勢(shì)能的增加與克服彈簧力做的功相同，故D項(xiàng)錯(cuò).答案：AC12.(2006江蘇高考)如圖16-4-13所示，質(zhì)量均為 m的A B兩個(gè)彈性小球，用長(zhǎng)為 21的不 可伸長(zhǎng)的輕繩連接， 現(xiàn)把A、B兩球置于距地面高 H處(H足夠大)，間距為1 ,當(dāng)A球自由下 落的同時(shí)，將B球以速度vo指向A球水平拋出.求：圖 16-4-13(1)兩球從開始運(yùn)動(dòng)到相碰，A球下落的高度；(2)A、

13、B兩球碰撞(碰撞時(shí)無機(jī)械能損失)后，各自速度的水平分量;(3)輕繩拉直過程中，B球受到繩子拉力的沖量大小.解析：(1)設(shè)A球下落的高度為h,l=v 0t ,h= gt22聯(lián)立得h=gv.2V2(2)由水平方向動(dòng)量守恒得mv=mw' +mv?x'由機(jī)械能守恒得1,2.2.1212 . 2 .1, '2'2 .m(vo+vB )+ mvA = m(VA+vA )+ m(vB +vB ) 2y 2 y 2y 2 xy，式中 vavb , Cbvb .yyyy聯(lián)立得vB =vo, vB =0.(3)由水平方向動(dòng)量守恒得mv=2mBx", l=mvBx12.(2

14、006重慶高考)如圖16-4-14所示，半徑為 R的光滑圓形軌道固定在豎直面內(nèi).小球A、B質(zhì)量分別為 m 3 m(3為待定系數(shù)).A球從左邊與圓心等高處由靜止開始沿軌道下滑，與 靜止于軌道最低點(diǎn)的B球相撞，碰撞后 A、B球能達(dá)到的最大高度均為 R,碰撞中無機(jī)械4能損失.重力加速度為g.試求：圖 16-4-14待定系數(shù)3 ;(2)第一次碰撞剛結(jié)束時(shí)小球 A B各自的速度和B球?qū)壍赖膲毫Γ?3)小球A、B在軌道最低處第二次碰撞剛結(jié)束時(shí)各自的速度，并討論小球A、B在軌道最低處第n次碰撞剛結(jié)束時(shí)各自的速度 .解析：碰撞中無機(jī)械能，可根據(jù)機(jī)械能守恒定律計(jì)算出系數(shù)3 ;根據(jù)機(jī)械能守恒可計(jì)算出碰撞后兩球的速度，應(yīng)用牛頓第二定律可計(jì)算 B球?qū)壍赖膲毫Γ桓鶕?jù)碰撞中動(dòng)量守恒小球 A、B在軌道最低處第二次碰撞剛結(jié)束時(shí)各自的速度，然后根據(jù)實(shí)際情景進(jìn)行分析討論.由 mgR=rnaR+上aR,得 "3 44(2)設(shè)A、B碰撞后的速度分別為 Vi, v2,則1 mv2= mgR2 41 C 2 mgR-3 m2 =324設(shè)向右為正、向左為負(fù)，解得vi=- A1 gR ,方向向左 2v2=j1gR ,方向向右 2設(shè)軌道對(duì)B球的支持力為N',方向豎直向上為正，豎直向下為負(fù)2即 N- 3 mg=3