高中物理：碰撞練習(xí)

1、 高中物理：碰撞練習(xí)夯基達標1.在光滑水平地面上有兩個相同的彈性小球A、B,質(zhì)量都是 m現(xiàn)B球靜止，B球與一輕彈簧相連接，A球向B球運動，發(fā)生正碰.已知碰撞過程中總機械能守恒，兩球壓縮最緊時彈性勢能為Ep,則碰前A球速度等于（）C. 2B.再C. 2D.EP2m思路解析：碰撞過程動量守恒，兩球組成的系統(tǒng)機械能守恒，壓縮到最緊時兩球速度相 等，則有mv=2mVD121 _2_ _-mvb (2m)v Ep 可由式解得碰前 A的速度V02EPm答案：C2.質(zhì)量為M和m的滑塊用輕彈簧連接，以恒定的速度v沿光滑水平面運動，與位于正對面的質(zhì)量為m的靜止滑塊發(fā)生碰撞，如圖 16-4-2所示，碰撞時間極短，

2、在此過程中，下列哪 個或哪些說法是可能發(fā)生的（）m0 工1內(nèi)j j Au力一圖 16-4-2A.M mo、m速度均發(fā)生變化，分別為V1、V2、V3,而且滿足（M+mo） v=Mv+mv+mv3B.mo的速度不變，M和m的速度變?yōu)閂1和V2,而且滿足 Mv=Mv+mv C.mo的速度不變， M m的速度都變?yōu)?v,且滿足 Mv=（M+m）v D.M s mo的速度均發(fā)生變化，M和mo的速度都變?yōu)?V1, m的速度變?yōu)?V2,而且滿足（M+no） v=（ M+m） V1+mv思路解析：M和m碰撞時間極短，在極短時間內(nèi)彈簧形變極小，可忽略不計，因而 m 在水平方向上沒有受外力作用，動量不變（速度沒變

3、）可以認為碰撞過程m沒有參與，只涉及M和m由于水平面光滑，彈簧形變極小，所以 M m組成的系統(tǒng)水平方向上動量守恒， 兩者碰后可能具有共同的速度，也可能分開，所以只有B、C正確.答案：BC 3.A、B兩球在光滑水平面上做相向運動，已知rnm,當兩球相碰后.其中一球停止，則可以斷定（）A.碰前A的動量等于B的動量 B.碰前A的動量大于B的動量 C.若碰后A的速度為零，則碰前 A的動量大于B的動量D.若碰后B的速度為零，則碰前 A的動量小于B的動量思路解析：由動量守恒定律可知 A、B錯誤，若碰后A的速度為零，則碰后 B一定反向, 由動量守恒定律可知 C正確；同理D正確.答案：CD.如圖16-4-3所

4、示，木塊 A和B的質(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 A以4 m/s速度向B撞擊時，由于有橡皮泥而粘 在一起運動，那么彈簧被壓縮到最短時，具有的彈性勢能大小為（）圖 16-4-3圖 16-4-3A.4 J B.8 J C.16 J D.32 J思路解析：木塊A與B碰撞時，認為來不及發(fā)生形變，合外力為零，系統(tǒng)總動量守恒， 此過程總動能不守恒.當碰后再壓縮彈簧時，機械能守恒，動量不守恒.最大彈性勢能等于碰 后總動能.根據(jù)動量守恒 mv=2mv vVo根據(jù)機械能守恒-2mv2 2EpE根據(jù)動量守恒 mv=2mv vVo根據(jù)機械能守恒-2mv

5、2 2EpEp/ V0 2m()2m 2clVo8 J4選項B正確.答案：B5.如圖16-4-4所示，有兩個質(zhì)量相同的小球A和B （大小不計），A球用細繩吊起，細繩長度等于懸點距地面的高度，B點靜止放于懸點正下方的地面上，現(xiàn)將A球拉到距地面高度為h處由靜止釋放，擺動到最低點與（ ）B球碰撞后粘在一起共同上擺，則它們升起的最大高度為圖 16-4-4A. h/2B. hC.h/4D. h / . 2思路解析： 動，機械能守恒A球由靜止釋放做圓周運動,機械能守恒思路解析： 動，機械能守恒A球由靜止釋放做圓周運動,機械能守恒.A與B碰撞后粘在一起， 做圓周運1 C根據(jù)機械能寸恒th律 mgh mv2v

6、 2ghVi 2 2gh應(yīng)用動量守恒定律 Vi 2 2gh12根據(jù)機械能寸恒te律 2mvi2mgh)Vi2 h、，h1-,選項C正確.2g 4答案：C.一個質(zhì)量為 m=5 kg的小球靜止在光滑的水平面上，一質(zhì)量m=1 kg的物體以 Vo=12 m/s的速度射向m并與之發(fā)生正碰，碰后 m以速度vi=4 m/s沿V0方向運動，求 m碰后速度及碰 撞過程中的機械能損失.思路解析：設(shè)碰后m速度為V2,以V0方向為正方向，則根據(jù)動量守恒有mvo=mvi+m2V2.m2 V0 m1Vl1 12 5 4得 v2 -0 m/s 8m/s ,負號表不Ek 2m2被反彈.m負號表不Ek 2m2被反彈.m2 V0

7、2 (gm1ml答案：8 m/s 方向與初速反向1 2.2m2V2 )0.0.質(zhì)子的質(zhì)量是1.67 X 10-27 kg ,速度為1.0 X107 m/s,跟一個靜止的氨核碰撞后，質(zhì)子以.0 x 106 m/s的速度被反彈回來，氨核則以4.0 x 106 m/s的速度運動，氨核的質(zhì)量為多少？思路解析：這是一個碰撞問題， 它遵守動量守恒定律， 這里只須弄清系統(tǒng)的初末狀態(tài)即 可.以質(zhì)子和氨核為一個系統(tǒng).設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m,作用前的速度為V1,作用后的速度為V， 氨核的質(zhì)量為R2,作用后的速度為 V2，以質(zhì)子的初速度方向為正，由動量守恒定律：,m1 (v) % )mv1+0=mv1 +mv2m2 1V2

8、代入數(shù)據(jù)得：m22771.67 m22771.67 10 (1.0 104.0 10666.0 10 )kg=6.68 x 10-27 kg.答案：6.68 X 10-27 kg.第一個粒子質(zhì)量是 m,以V。的速度與原來靜止的質(zhì)量為m2的第二個粒子發(fā)生一維碰撞 .測出了碰撞后第二個粒子的速度為V2,求第一個粒子原來速度 V0的值可能范圍.思路解析：本題考查動量守恒定律的特殊形式一一碰撞.分析碰撞的幾種形式，把碰撞中能量的轉(zhuǎn)化搞清楚，本題就迎刃而解了.同時還應(yīng)注意以下兩點：此題應(yīng)用的解題方法可以歸納為“條件法”，特點是利用V0的端值條件與題目中給出的條件相比較決定對V0的取值.在解題時 ，把完全

9、彈性碰撞和完全非彈性碰撞，看成一般碰撞的特例，由碰撞 的特點知，當碰撞后兩粒子發(fā)生完全非彈性碰撞時，機械能損失最大.即mv0=( m+m2) V2因此 V0 gm2)V2m1這里的V0是機械能損失最大情況的值，是V0因此 V0 gm2)V2m1這里的V0是機械能損失最大情況的值，是V0的上限，應(yīng)滿足Vo(mi m2)V2 小mi機械能損失最小的情況是兩粒子發(fā)生彈性碰撞時機械能損失為零由 mvo=mvi+mv2121212-miVo-miVi二 m2 v2222聯(lián)立以上兩式得(mi m2)vo -v22mi得到的表達式是Vo的下限，但它不符合題意，題中機械能有損失，所以vo應(yīng)取為 HYPERLI

10、NK l bookmark49 o Current Document (mi m2)v0 j2 2mi由兩式得mi m2mi mbv2 v0 v2.2mlmii.mi m2合某：v2 v02mimim2v2mi9.如圖I6-4-5所示，長木板ab的b端固定一擋板，木板連同擋板的質(zhì)量為M=4.0 kg , a、b間距離s=2.0 m木板位于光滑水平面上.在木板a端有一小物塊，其質(zhì)量 m=i.0 kg，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)w =0.i0 ,它們都處于靜止狀態(tài).現(xiàn)令小物塊以初速度v0=4.0 m/ s沿木板向前滑動，直到和擋板相撞.碰撞后，小物塊恰好回到a端而不脫離木板.求碰撞過程中損失的機械

11、能圖 I6-4-5思路解析：物塊在木板上滑動過程中，摩擦力分別對物塊和木板做功.碰撞時，能量有損失，但系統(tǒng)動量守恒.若能求出碰撞前后，系統(tǒng)的動能，則可以解決問題.但按題設(shè)條件不 行，故應(yīng)從全過程中能量的轉(zhuǎn)化情況來求解 .設(shè)木板和物塊最后共同的速度為v,由動量守恒定律 mv=(n+Mv設(shè)全過程損失的機械能為 E,I 2 I2 E 2 mv0 2 (m M)v 用si表示從物塊開始運動到碰撞前瞬間木板的位移，W表示在這段時間內(nèi)摩擦力對木板所做的功，用W表示同樣時間內(nèi)摩擦力對物塊所做的功.用S2表示從碰撞后瞬間到物塊回到a端時木板的位移， W表示在這段時間內(nèi)摩擦力對木板所做的功.用W表示同樣時間內(nèi)摩

12、擦力對物塊所做的功，用 W表示在全過程中摩擦力做的總功，則W猿mgsW=-(1 mg (si+s)W=-猿mgsW=-猿 mg (s2- s) WW+W+WW 用Ei表示在碰撞過程中損失的機械能，則 E=E-WD由逅式解得Ei1 mMEi1 mM2m M2Vo2 mgs代入數(shù)據(jù)得E=2.4 J答案：2.4 J走近局考10.質(zhì)量為M的木塊在水平面上處于靜止狀態(tài)，有一質(zhì)量為m的子彈以水平速度 vo擊中木塊并與其一起運動，若木塊與地面間動摩擦因數(shù)為w,則木塊在水平面上滑行的距離為多大？某同學(xué)解題時列了動量守恒式：mvo=( M+n)v, TOC o 1-5 h z 121c又列了能重寸恒式：mv0(

13、M m)v2(M m)gs. HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 22由以上兩式得出結(jié)論，此結(jié)論正確嗎？為什么？答案：不正確.子彈射入木塊的過程中，作用時間極短，動量守恒，但有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故能量 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 守恒式應(yīng)列為 1(M m)v2(M m)gs正確結(jié)論為s mv0.22 g(M m)211.如圖1646所示，在光滑的水平面上有一塊質(zhì)量m=1 kg的長木板，木板上相距L=1.2m處各放一個質(zhì)量 m=1 kg的小木塊A和B (這兩個小木塊可當作質(zhì)點)，現(xiàn)分別給

14、A木塊向 右的速度V1=5 m/s,B木塊向左的速度 V2=2 m/s,兩木塊沿同一直線相向運動，兩木塊與木 板間的動摩擦因數(shù)=0.50，兩木塊相遇時做彈性碰撞(碰撞時間極短，且相互交換速度).(g 取 10 m/ s2)求：圖 16 46圖 16 46(1)如果A B始終在木板上，兩木塊間的最大距離mg2a =0.5 x 10m/s =5mmg2a =0.5 x 10m/s =5m2m/s經(jīng)t2m/s經(jīng)ts兩木塊相遇X 12,12v1tatv2tat22t=0.2 s兩木塊相遇前瞬間的速度分別為vi =4 m/sV2 =1 m/s兩木塊相碰后速度交換vi =1 m/sv2 =4 m/s根據(jù)動

15、量守恒定律，可求出兩木塊與木板的共同速度mv2 -mvi =(m+m+m)vm2v2 m1vl4 1,v m/s 1m / sm1m2 m 3A B兩木塊相對靜止時相距最遠12mgs - mv112mgs - mv122mv1mv2s 2 mg1 2mv221 3mv2 2c 23mvv1122av1122a0.1msa,2,22143 1m2 0.5 10=1.4 m.解法二：兩木塊從開始滑動到相對靜止過程中，A、R C組成的系統(tǒng)動量守恒:mv- mv=( n+m+n) v從能的轉(zhuǎn)化和守恒來看，減小的機械能全部用來克服摩擦阻力做功轉(zhuǎn)化為熱能，且一對摩擦阻力做功的代數(shù)和與接觸面間的相對滑動的路程有關(guān)，令兩物體最終相距s,則有