2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)核心知識點提升-碰撞與動量守恒定律綜合練

6.6碰撞與動量守恒定律綜合練一、單選題.質(zhì)量相同的子彈、橡皮泥和鋼球以相同的初速度水平射向豎直墻，結(jié)果子彈穿墻而過，橡皮泥粘在墻上，鋼球以原速率被反向彈回。不考慮橡皮泥減速為。后的情況，關(guān)于它們對墻的水平?jīng)_量的大小，下列說法正確的是（ ）A.鋼球?qū)Φ乃經(jīng)_量最大 B.子彈對墻的水平?jīng)_量最大C.橡皮泥對墻的水平?jīng)_量最大 D.三者對墻的水平?jīng)_量大小相等【答案】A【解析】設(shè)質(zhì)量為m,初速度為%,子彈穿墻后的速度為匕（匕<%）,根據(jù)作用力與反作用力的特點可知，它們對墻的水平?jīng)_量的大小與墻對他們的水平?jīng)_量大小相等，根據(jù)動量定理可得，墻對子彈、橡皮泥、擋球的水平?jīng)_量大小分別表示為/子彈=mv0-mvt<mv0/饃皮泥=wlvo/鋼球=2mv0由此可知，墻對鋼球的水沖量大小最大，即鋼球?qū)Φ乃經(jīng)_量大小最大，A正確，BCD錯誤。故選A。.某戰(zhàn)斗機以速度vo水平向東飛行時，將總質(zhì)量為mo的導(dǎo)彈自由釋放瞬間，導(dǎo)彈向西噴出質(zhì)量為加、對地速率為v/的燃?xì)猓瑒t噴氣后導(dǎo)彈的速率為（ ）A. A. "一%5”【答案】A【解析】根據(jù)動量守恒定律得則噴氣后導(dǎo)彈相對地面的速率m0-m/叫.有一只小船?？吭诤叴a頭，小船又窄又長（估計重一噸左右）。一位同學(xué)想用一個卷尺粗略測定它的質(zhì)量，他進(jìn)行了如下操作：首先將船平行于碼頭自由停泊，輕輕從船尾上船，走到船頭停下，而后輕輕下船。用卷尺測出船后退的距離d,然后用卷尺測出船長Lo已知他的自身質(zhì)量為加，水的阻力不計，船的質(zhì)量為(卜m(L-d)

d【答案】卜m(L-d)

d【答案】A【解析】m(L+d)B. mLm(L-d)

L設(shè)人走動時船的速度大小為“，人的速度大小為以，取船的速度方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律有Mv^~mVK=0則有Mr船一見人=0又X船+工人=乙,xKi=d聯(lián)立解得船的質(zhì)量為..m(L-d)

M= ——dA正確，BCD錯誤。故選Ao.光滑絕緣的水平面上，有兩個帶同種電荷的小球4和8；上0時小球A靜止，小球B以一定的初速度向A運動。兩小球的v-r圖像如圖所示，且4、8未接觸。則B.兩小球在〃時刻的電勢能B.兩小球在〃時刻的電勢能最小C.A球在“時刻的加速度最大 D.B球在0?匕時間內(nèi)動能一直減小【答案】A【解析】A.由圖像可知8球先做減速運動，4球做加速運動，則兩球帶同種電荷，兩球組成的系統(tǒng)動量守恒，從開始運動到兩球距離再次恢復(fù)到原來值時，B球的速度為負(fù)值，則由動量守恒定律和能量關(guān)系可知

如%B=mAVA+mBVB^WBV2ob +；小總解得mR-mA八，vB=—~i%<0可知mB+mA%<叫故A正確;BC.由圖可得：在〃時刻兩球速度相等，此時兩球距離最近，故〃時刻兩小球所構(gòu)成的系統(tǒng)電勢能最大，動能最小，此時兩球的庫侖力最大，加速度最大，故BC錯誤;D.由圖像可知，B球在。?口時間內(nèi)動能先減小后增加，選項D錯誤。故選A。.如圖所示，三輛完全相同的平板小車。、6、c成一直線排列，靜止在光滑水平面上。c車上有一小孩跳到b車上，接著又立即從6車跳到a車上。小孩跳離c車和b車時對地的水平速度相同。他跳到。車上相對。車保持靜止，此后（ ）1Ir--1A.a、b兩車運動速率相等B.C.D.a、c兩車運動速率相等Q、C兩車運動方向相同三輛車的速率關(guān)系vc>va>vb【答案】D【解析】若人跳離，、c車時速度為v,由動量守恒定律有0=-M乍匕+m人u6人u=-M乍人+6人y"人y=（Af東+“人）.匕所以m.v m.vv=-^-vh=0va=——'—'M車b"M^+mK匕〉匕>%并且％與女方向相反。所以選項ABC錯誤，選項D正確。故選D。6.如圖甲所示，在光滑水平面上的兩小球發(fā)生正碰，小球的質(zhì)量分別為⑸與機2。圖乙為它們碰撞前后的s-f圖像。已知m/=0.6kg,由此可以判斷（ ）

/;72=O.3kg該碰撞是彈性碰撞碰撞過過程中系統(tǒng)損失了0.4J的機械能vz=4m/s碰前速度速度為v\=-2m/stn/V/+/n2V2=/W/V/i+7712V/2代入數(shù)據(jù)解得"72=1.8kg/;72=O.3kg該碰撞是彈性碰撞碰撞過過程中系統(tǒng)損失了0.4J的機械能vz=4m/s碰前速度速度為v\=-2m/stn/V/+/n2V2=/W/V/i+7712V/2代入數(shù)據(jù)解得"72=1.8kg故AB錯誤兩物體組成的系統(tǒng)在碰撞過程中的機械能損失為故選C燃放爆竹是我國傳統(tǒng)民俗，春節(jié)期間，某人斜向上拋出一個爆竹，到最高點時速度大小方向水平向東，并炸開成質(zhì)量相等的三塊碎片其中碎片。的速度方向水所以碰撞過程是彈性碰撞，故C正確，D錯誤向右運動，根據(jù)動量守恒定律得向左運動，碰后7M2的速度碰撞后加/與加2都向右運動則知碰前靜止，，川向右運動由S-t圖像的斜率等于速度可得，W碰前速度0￡=(—nnvr+—ni2vr)平向東，忽略空氣阻力，以下說法正確的是（ ）A.炸開時，若碎片6的速度方向水平向西，則碎片c的速度方向可能水平向南B.炸開時，若碎片6的速度為零，則碎片c的速度方向一定水平向西C.炸開時，若碎片6的速度方向水平向北，則三塊碎片一定同時落地D.炸開時，若碎片。、6的速度等大反向，則碎片c落地時的速度可能等于3vo【答案】C【解析】A.到最高點時速度大小為血,方向水平向東，則總動量向東；炸開時，若碎片6的速度方向水平向西，碎片c的速度方向水平向南，則違反動量守恒定律，故A錯誤；B.炸開時，若碎片人的速度為零，根據(jù)動量守恒定律，碎片c的速度方向可能水平向東，故B錯誤；C.三塊碎片在豎直方向上均做自由落體運動，一定同時落地，故C正確；D.炸開時，若碎片b的速度等大反向，根據(jù)動量守恒定律3mvo=mvc

vc=3vo碎片c落地時速度的水平分量等于3v°,其落地速度一定大于3v。，故D錯誤。故選C?.如圖所示，在光滑水平面上有一裝有炮彈的火炮，其總質(zhì)量為町，炮彈的質(zhì)量為碎!，炮彈射出炮口時對地的速率為％,若炮管與水平地面的夾角為。，則火炮后退的速度大小為（ ）cos0cos0【答案】A【解析】由于炮彈的重力作用，火炮發(fā)射炮彈的過程只有水平方向動量守恒，以向右為正方向，根

據(jù)動量守恒定律可得m2Vo8S，-（小一的）丫=0解得m^vncos0v=———故A正確，CBD錯誤。g一嗎故選A。二、多選題.靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為1kg的物體，受到水平拉力廠的作用，拉力/隨時間f變化的圖像如圖所示，設(shè)水平向左為正方向。則下列說法正確的是（fF/N■ A■ A.0?4s內(nèi)物體的位移不為零4t/sB.0?4s物體先向右運動，再向左運動C.0?4s內(nèi)拉力對物體的沖量為零 D.4s末物體的動量為4kg?m/s【答案】AC【解析】根據(jù)題意，由圖可知，在。?2s,物體受向6的拉力，大小為1N,由牛頓第：定律有q=-lm/s2則物體向右做初速度為零的勻加速運動，由運動學(xué)公式丫=%+，"可得，2s末物體的速度為v,=-2m/s由運動學(xué)公式x=+產(chǎn)可得，0?2s內(nèi)物體的位移為%=-2m由圖可知，2?4s物塊受向左的拉力，大小為1N,由牛頓第二定律有F[=ma2解得g=lm/s由運動學(xué)公式v=%+”可得，4s末物體的速度為%=0由運動學(xué)公式x=%r+ga?可得，2?4s內(nèi)物體的位移為x,=-2mA.由上述分析可知，。?4s內(nèi)物體的位移為x=X|+X2=-4m即。?4s內(nèi)物體的位移不為零，故A正確;B.由上述分析可知，物體在0?2s內(nèi)向右做勻加速運動，2?4s向右做勻減速運動，故B

錯誤；CD.由于物體4s末物體的速度為0,則4s末物體的動量為0,由動量定理有尸山+尸2%=Ap可得玷+取2=。即。?4s內(nèi)拉力對物體的沖量為零,故D錯誤,C正確。故選AC。10.如圖所示，彈簧的一端固定在豎直墻上，質(zhì)量為根的光滑弧形槽靜止在光滑水平面上，底部與水平面接觸處平滑。一個質(zhì)量也為”的小球從槽上高〃處由靜止開始自由下滑，下列判斷正確的是（做功在下滑過程中，小球和槽之間的相互作用力對槽不滑，下列判斷正確的是（做功在下滑過程中，小球和槽之間的相互作用力對槽不B.在下滑過程中，小球和槽組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒C.被彈簧反彈后，小球和槽都做速率不變的直線運動D.被彈簧反彈后，小球能回到槽上高〃處【答案】BC【解析】B.在下滑過程中，小球和槽組成的系統(tǒng)在水平方向所受外力的矢量和為零，系統(tǒng)在水平方向動量守恒，故B正確；D.小球與槽組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，球與槽的質(zhì)量相等，小球沿槽下滑，球與槽分離后，小球與槽的速度大小相等，小球被彈簧反彈后與槽的速度相等，故小球不能滑到槽上，故D錯誤。C.小球被彈簧反彈后，小球和槽在水平方向不受外力作用，故小球和槽都做勻速運動，故C正確：A.在下滑過程中，小球和槽之間的相互作用力對槽做功，故A錯誤：故選BCo11.如圖所示，光滑的水平面上放置三個質(zhì)量均為機=4kg的物塊甲、乙、丙，且物塊甲、乙間連接一輕彈簧（開始處于原長），某時刻給物塊甲一水平向右的速度%=12m/s,當(dāng)彈簧第一次壓縮到最短時物塊乙和物塊丙恰好發(fā)生碰撞，且碰后物塊乙和物塊丙粘合在一起。已知從開始直至彈簧壓縮至最短過程中，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。則下列說法正確的是（ ）->v0 甲WVWWM乙 丙 物塊乙、丙因碰撞而損失的能量為/77777/777777/777^7777777777/777/777'36JB.物塊乙、丙碰撞瞬間彈簧的彈性勢能為144JC.物塊乙、丙碰后彈簧的最大彈性勢能為192JD.物塊乙、丙碰后彈簧的最大彈性勢能為156J【答案】ABD【解析】B.根據(jù)題意，當(dāng)彈簧第一次壓縮到最短時，物塊甲和物塊乙的速度相等，設(shè)速度為人由動量守恒定律有mv0=2mv解得v=6m/s由能量守恒定律可得，此時彈簧的彈性勢能為Ep=；w：-g2s/=i44J即物塊乙、丙碰撞瞬間彈簧的彈性勢能為144J,故B正確：A.根據(jù)題意可知，物塊乙、丙碰撞后粘合在一起，由動量守恒定律有桁丫=2%匕解得匕=3m/s由能量守恒定律可得，物塊乙、丙因碰撞而損失的能量為AEk=；桁--；-2切十代入數(shù)據(jù)解得AEk=36J故A正確；CD.根據(jù)題意可知，當(dāng)三個物塊速度相等時，物塊乙、丙碰后彈簧的彈性勢能最大，由動量守恒定律有“%=3%%解得^=4m/s由能量守恒定律有g(shù)mv；=g.3m片+Ep+陽代入數(shù)據(jù)解得

4，=156J故C錯誤，D正確。故選ABDo為0.3m/s.如圖所示，在冰壺世錦賽上中國隊以8：6戰(zhàn)勝瑞典隊，收獲了第一個世錦賽冠軍，隊長王冰玉在最后一投中，將質(zhì)量為19kg的冰壺推出，運動一段時間后以0.4m/s的速度正碰靜止的瑞典冰壺，然后中國隊冰壺以O(shè).lm/s為0.3m/s瑞典隊冰壺的速度為0.5m/s B.瑞典隊冰壺的速度C.兩冰壺之間的碰撞是非彈性碰撞 D.兩冰壺之間的碰撞是彈性碰撞【答案】BC【解析】AB.由于兩冰壺碰撞過程中動量守恒有，且設(shè)中國隊的冰壺碰撞前后的速度分別為V。和盯，瑞典隊的冰壺碰后的速度為V2,則有mvo=mvi+mv：,vo=0.4m/s?v/=O.lm/s解得v：=0.3m/sA錯誤、B正確：CD.兩冰壺碰撞前系統(tǒng)的能量為與=0.08機兩冰壺碰撞后系統(tǒng)的能量為E2=g/nv；+mv^=0.055由于E：tEi則兩冰壺之間的碰撞是非彈性碰撞C正確、D錯誤。故選BCo三、實驗題.某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗，在小車A的前端黏有橡皮泥，設(shè)法使小車A做勻速直線運動，然后與原來靜止的小車B相碰并黏在一起，繼續(xù)做勻速運動，如圖甲所示，在小車A的后面連著紙帶，電磁打點計時器的頻率為50Hz,長木板下的墊塊用以平衡摩擦力。若已得到打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點間的距離。在圖上標(biāo)出A為運動起始的點，則應(yīng)選段來計算A碰前的速度，應(yīng)選段來計算A和B碰后的共同速度。打點計時器紙帶甲 乙【答案】BCDE【解析】⑴由于碰撞之后共同勻速運動的速度小于碰撞之前A獨自運動的速度，故/C應(yīng)在碰撞之前，應(yīng)在碰撞之后。推動小車由靜止開始運動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，故8c段為勻速運動的階段，故選8c計算碰前的速度。⑵碰撞過程是一個變速運動的過程，而A和B碰后共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，故應(yīng)選?！甓蝸碛嬎闩龊蠊餐乃俣?。.某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的4、8兩球的碰撞來驗證動量守恒定律，圖中C。是斜槽，0H為水平槽，二者平滑相接，調(diào)節(jié)實驗裝置，使小球放在?；鹕蠒r恰能保持靜止，實驗時先使4球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面上的記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡。然后把8球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓力球仍從位置G由靜止開始滾下，和8球碰撞后，4、8球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖甲中。是水平槽末端H在記錄紙上的垂直投影點，P為未放被碰球8時4球的平均落點，歷為與8球碰后4球的平均落點，N為被碰球8的平均落點，P、M.N點到。點的距離分別為LOP、LOM、LOn。若B球落點痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP。米尺的零點與。點對齊。記錄紙見,和被碰球8的質(zhì)量"酒的關(guān)系是肛,rnB（選填或"="）。（2）碰撞后B球的水平射程約為cm。（3）若系統(tǒng)動量守恒，則應(yīng)有關(guān)系式.（用物理量的符號表示）【答案】> 64.7mA-Lop=mALoM+mB-LoN【解析】（1）口］要使兩球碰后都向右運動，/球質(zhì)量應(yīng)大于8球質(zhì)量，即>mB（2）［2］將10個點圈在圓內(nèi)的最小圓的圓心為平均落點，可由米尺測得碰撞后8球的水平射程約為64.7cm。（3）⑶若動量守恒，需驗證的關(guān)系式為，%匕=%/<+巾”屋將以=字以，=華也'=午代入上式得mA-LOP=mA-L（）M+mHLON四、解答題.某游樂園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質(zhì)量為儂的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中。為計算方便，假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度四豎直向上噴出，玩具底部為平板（面積略大于S）,水柱沖擊到玩具底板后，在豎直方向水的速度變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開。忽略空氣阻力。已知水的密度為p,重力加速度大小為g。求：（1）噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；（2）玩具在空中懸停時，其底面相對于噴口的高度?！敬鸢浮竣舙voS;【解析】（1）設(shè)4時間內(nèi)，從噴口噴出的水的體積為△匕質(zhì)量為△5,貝

聯(lián)立可得，單位時間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為km =pvoS（2）設(shè)玩具懸停時其底面相對于噴口的高度為萬，水從噴口噴出后到達(dá)玩具底面時的速度大小為v,則對于A/時間內(nèi)噴出的水，由能量守恒得y（Aw）v?+（Aw）g/i=g（A/?i）v02在h高度處，加時間內(nèi)噴射到玩具底面的水沿豎立方向的動量變化量的大小為設(shè)水對玩具的作用力的大小為尸，根據(jù)動量定理有FZ=Ap由于玩具在空中懸停，由力的平衡條件得F=mog聯(lián)立解得.如圖所示，已知A、B之間的質(zhì)量關(guān)系是%=1.5%,拍攝共進(jìn)行了4次，第一次是在兩滑塊相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，A原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)A、B滑塊在拍攝閃光照片的這段時間內(nèi)是在10cm至105cm這段范圍內(nèi)運動（以滑塊上的箭頭位置為準(zhǔn)），試根據(jù)閃光照片（閃光時間間隔為0.4s）,求出：（1）A、B兩滑塊碰撞前后的速度各為多少？（2）根據(jù)閃光照片分析說明：兩滑塊碰撞前后，兩個物體各自的質(zhì)量與自己的速度的乘積之和是不是不變量？0 10203040506070 8090 100110120130cmB ABABAB A【答案】(1)碰前匕=°，VB=1.0m/s；碰后以=0.75m/s,%=0.50m/s；(2)是【解析】（1）由圖分析可知，碰撞后A、B兩滑塊均做勻速運動，則有/=絲m/s=0.50m/s或=也=空m/s=0.75m/s從發(fā)生碰撞到第二次拍攝照\t0.4 A/0.4片，A運動的時間為Ai.0.154=1=萬Ks=0.2s由此可知，從拍攝第一次照片到發(fā)生碰撞的時間為vA0.75r,=0.4s-0.2s=0.2s則碰撞前B物體的速度為%=^=E|m/s=1.0m/s由題意可得碰撞前a物體的速度為vA=0(2)碰撞前，有mAvA+wBvB=1.5/Wa碰撞后有=0.75/nA+0.75wA=1.5mA所以有；7iAvA+mBvB=znAv；+"%%即碰撞前后兩個物體各自的質(zhì)量與自己的速度的乘積之和是不變目一里.O17.光滑的水平桌面上有一輕彈簧，左端固定在N點，質(zhì)量為“=01kg物塊將彈簧緩慢壓縮，當(dāng)彈簧的彈性勢能為3.2J時將物體鎖定，解除鎖定后物塊滑上質(zhì)量為m=01kg的小車，再滑上固定在豎直平面內(nèi)半徑r=0.1m的光滑半圓形軌道，最后從N點飛出，水平桌面、車的上表面和軌道最低點高度都相同，小車與半圓軌道碰撞后不動，物塊與車上表面間動摩擦因數(shù)〃=0.5,小車與水平地面的摩擦力不計，車碰到圓軌道后立即停止運動。g=10m/s2o求：(1)物體滑上小車時的速度：(2)物體滑上M點時對半圓軌道的最小壓力；(3)小車長度。(3)4.3m【解析】(1)物體解除鎖定后，由能量守恒定律得5=:機片代入數(shù)據(jù)求得v0=8m/s(2)物體從N點飛出的最小速度為mg=而匚得r%=lm/s物體滑上軌道后，對物塊由動能定理得-mf>-2r=mvj,-mv^解得物體運動到A/點的最小速度%=>/5m/s在M點，有N-/?g=小區(qū)聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得rN=6N(3)物體滑上小車后相對運動一段位移后與小車共速，規(guī)定向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律有mv?=2mv^根據(jù)能量守恒得/Jmgs、=gmvo-gx2