2020-2021高二物理3-5課后作業(yè)：第十六章 第4節(jié) 碰撞含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學年高二物理人教版選修3-5課后作業(yè)：第十六章第4節(jié)碰撞含解析A組：合格性水平訓練1.（彈性碰撞)在光滑的水平面上有三個完全相同的小球，它們在同一條直線上，2、3小球靜止，并靠在一起，1小球以速度v0射向它們，如圖所示。設(shè)碰撞中不損失機械能，則碰后三個小球的速度可能值是（)A．v1＝v2＝v3＝eq\f（1，\r(3))v0 B．v1＝0,v2＝v3＝eq\f(1，\r(2））v0C．v1＝0,v2＝v3＝eq\f(1,2）v0 D．v1＝v2＝0，v3＝v0答案D解析兩個質(zhì)量相等的小球發(fā)生彈性正碰，碰撞過程中動量守恒，機械能守恒,碰撞后將交換速度，故D正確。2．(非彈性碰撞）質(zhì)量相等的三個物塊在一光滑水平面上排成一條直線,且彼此隔開了一定的距離，如圖所示.具有動能E0的第1個物塊向右運動，依次與其余兩個靜止物塊發(fā)生碰撞,最后這三個物塊粘在一起，這個整體的動能為(）A．E0B。eq\f(2E0，3)C.eq\f（E0,3）D。eq\f(E0,9)答案C解析碰撞中動量守恒mv0＝3mv1，得v1＝eq\f（v0,3)。E0＝eq\f(1，2)mveq\o\al(2,0），Ek′＝eq\f(1,2）×3mveq\o\al(2,1)，聯(lián)立解得Ek′＝eq\f（1,2)×3meq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f（v0，3）))2＝eq\f(1，3)×eq\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f（1，2)mv\o\al(2，0）））＝eq\f（E0，3)，故C正確。3．(彈性碰撞）在光滑水平面上有兩個相同的彈性小球A、B，質(zhì)量都是m，B球靜止,現(xiàn)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,兩球壓縮最緊時的彈性勢能為Ep，則碰撞前A的速度等于()A.eq\r（\f(Ep,m)）B。eq\r（\f(2Ep，m)）C．2eq\r（\f(Ep,m))D．2eq\r(\f(2Ep,m)）答案C解析兩球壓縮最緊時速度相等,設(shè)為v，碰前A球的速度為vA，由動量守恒定律得mvA＝2mv，彈性勢能Ep＝eq\f(1，2)mveq\o\al（2，A）－eq\f（1，2）×2mv2，聯(lián)立解得vA＝2eq\r(\f(Ep，m）)，C正確。4．(碰撞的理解與判斷)現(xiàn)有甲、乙兩滑塊，質(zhì)量分別為3m和m,以相同的速率v在光滑水平面上相向運動,發(fā)生了碰撞。已知碰撞后，甲滑塊靜止不動，那么這次碰撞是（）A．彈性碰撞 B．非彈性碰撞C．完全非彈性碰撞 D．條件不足，無法確定答案A解析以甲滑塊的運動方向為正方向，由動量守恒定律得：3mv－mv＝0＋mv′，所以v′＝2v。碰前總動能為Ek＝eq\f（1，2)×3mv2＋eq\f(1，2)mv2＝2mv2，碰后總動能Ek′＝eq\f(1,2)mv′2＝2mv2，則Ek＝Ek′，所以這次碰撞是彈性碰撞，故A正確。5．（碰撞的判斷)(多選)質(zhì)量為1kg的小球以4m/s的速度與質(zhì)量為2kg的靜止小球發(fā)生正碰,關(guān)于碰后的速度v1′和v2′，下列選項中可能正確的是（）A．v1′＝v2′＝eq\f（4，3)m/sB．v1′＝－1m/s，v2′＝2.5m/sC．v1′＝1m/s，v2′＝3m/sD．v1′＝3m/s，v2′＝0。5m/s答案AB解析碰撞前兩球的總動量為p＝m1v1＝1×4kg·m/s＝4kg·m/s，碰撞前總動能為Ek＝eq\f（1，2)m1veq\o\al(2,1）＝eq\f（1,2)×1×42J＝8J。若v1′＝v2′＝eq\f(4，3)m/s，則碰撞后總動量為p′＝m1v1′＋m2v2′＝(1＋2）×eq\f(4,3)kg·m/s＝4kg·m/s，系統(tǒng)動量守恒；碰撞后總動能為Ek′＝eq\f（1,2）(m1＋m2)v1′2＝eq\f（8,3)J<8J，總動能沒有增加，符合能量守恒定律，A正確。若v1′＝－1m/s，v2′＝2。5m/s，碰后總動量為p′＝m1v1′＋m2v2′＝1×（－1）kg·m/s＋2×2。5kg·m/s＝4kg·m/s，系統(tǒng)動量守恒；碰撞后總動能為Ek′＝eq\f（1，2)m1v1′2＋eq\f(1,2)m2v2′2＝eq\f(1，2)×1×（－1)2J＋eq\f(1,2)×2×2.52J＝6。75J，系統(tǒng)總動能沒有增加，B正確。若v1′＝1m/s，v2′＝3m/s，則碰撞后總動量為p′＝m1v1′＋m2v2′＝1×1kg·m/s＋2×3kg·m/s＝7kg·m/s，違背動量守恒定律，C錯誤。若v1′＝3m/s，v2′＝0。5m/s,碰后兩球同向運動，后面小球的速度大于前面小球的速度,不符合實際,D錯誤。6．（非彈性碰撞）冰球運動員甲的質(zhì)量為80kg，當他以5m/s的速度向前運動時，與另一質(zhì)量為100kg、速度為3m/s的迎面而來的運動員乙相撞.碰后甲恰好靜止，假設(shè)碰撞時間極短，求：(1)碰后乙的速度的大??；(2)碰撞中總機械能的損失.答案（1）1m/s(2)1400J解析(1）設(shè)運動員甲、乙的質(zhì)量分別為m、M，碰前速度大小分別為v、v1,碰后乙的速度大小為v1′,設(shè)碰前運動員甲的速度方向為正方向，由動量守恒定律有mv－Mv1＝Mv1′代入數(shù)據(jù)得v1′＝1m/s。（2）設(shè)碰撞過程中總機械能的損失為ΔE，應(yīng)有eq\f（1，2)mv2＋eq\f（1,2）Mveq\o\al(2，1）＝eq\f（1，2)Mv1′2＋ΔE解得ΔE＝1400J。7．（彈性碰撞）如圖所示，ABC為一固定在豎直平面內(nèi)的光滑軌道，BC段水平，AB段與BC段平滑連接,質(zhì)量為m1的小球從高為h處由靜止開始沿軌道下滑，與靜止在軌道BC段上質(zhì)量為m2的小球發(fā)生碰撞，碰撞后兩球的運動方向處于同一水平線上，且在碰撞過程中無機械能損失,求碰撞后小球m2的速度大小v2。答案eq\f(2m1\r(2gh)，m1＋m2）解析設(shè)m1碰撞前的速度為v0，根據(jù)機械能守恒定律有m1gh＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0）設(shè)碰撞后m1與m2的速度分別為v1和v2，根據(jù)動量守恒定律有m1v0＝m1v1＋m2v2由于碰撞過程中無機械能損失,有eq\f（1,2)m1veq\o\al(2,0）＝eq\f(1,2）m1veq\o\al(2，1)＋eq\f(1，2）m2veq\o\al（2，2）聯(lián)立解得v2＝eq\f(2m1\r(2gh）,m1＋m2）.B組：等級性水平訓練8．(非彈性碰撞)(多選)質(zhì)量分別為m1和m2的兩個物體碰撞前后的位移-時間圖象如圖所示，以下說法中正確的是（）A．碰撞前兩物體動量相同B．質(zhì)量m1等于質(zhì)量m2C．碰撞后兩物體一起做勻速直線運動D．碰撞前兩物體動量大小相等、方向相反答案BD解析由圖線的斜率可知，兩物體碰撞前速度大小相等，方向相反，而碰后速度都為零，設(shè)兩物體碰撞前速度大小分別為v1、v2，系統(tǒng)碰撞前后動量守恒，以v1方向為正方向,則m1v1－m2v2＝0，可得m1v1＝m2v2，則碰前兩物體動量大小相等、方向相反，同時可得m1＝m2，故A、C錯誤，B、D正確。9．（碰撞的判斷)(2019·湖南省醴陵二中期中)(多選）在光滑水平面上，一質(zhì)量為m、速度大小為v的A球與質(zhì)量為2m靜止的B球發(fā)生正碰，碰撞可能是彈性的，也可能是非彈性的，則碰后B球的速度大小可能是(）A．0。7vB．0。6vC．0。4vD．0.2v答案BC解析以兩球組成的系統(tǒng)為研究對象，以碰前A球的速度方向為正方向，如果碰撞為彈性碰撞,由動量守恒定律得mv＝mvA＋2mvB,由機械能守恒定律得eq\f（1，2)mv2＝eq\f（1，2）mveq\o\al（2，A)＋eq\f(1，2)·2mveq\o\al（2,B），聯(lián)立解得vA＝－eq\f（1,3）v,vB＝eq\f(2,3)v,負號表示碰撞后A球反向彈回；如果碰撞為完全非彈性碰撞,由動量守恒定律得mv＝（m＋2m)vB，解得vB＝eq\f(1,3)v.則碰撞后B球的速度范圍是eq\f(1，3）v＜vB＜eq\f（2,3)v，所以碰后B球的速度大小可能是0.6v和0。4v，不可能是0.7v和0。2v,A、D錯誤，B、C正確。10．（碰撞的判斷）如圖所示，在光滑水平面上有直徑相同的a、b兩球，在同一直線上運動，選定向右為正方向,兩球的動量分別為pa＝6kg·m/s、pb＝－4kg·m/s。當兩球相碰之后，兩球的動量可能是（)A．pa＝－6kg·m/s,pb＝4kg·m/sB．pa＝－6kg·m/s,pb＝8kg·m/sC．pa＝－4kg·m/s，pb＝6kg·m/sD．pa＝2kg·m/s，pb＝0答案C解析對于碰撞問題要遵循三個規(guī)律：動量守恒定律、碰后系統(tǒng)的機械能不增加和碰撞過程符合實際情況。本題屬于迎面對碰,碰撞前，系統(tǒng)的總動量為2kg·m/s。A中，系統(tǒng)碰后的動量變?yōu)椋?kg·m/s，不滿足動量守恒定律，錯誤；B中,系統(tǒng)碰后的動量變?yōu)?kg·m/s，滿足動量守恒定律，但碰后a球動量大小不變，b球動量增加，根據(jù)關(guān)系式Ek＝eq\f（p2，2m）可知，a球的動能不變，b球動能增加，系統(tǒng)的機械能增大了，錯誤；D中，滿足動量守恒定律，碰后系統(tǒng)的機械能也沒增加，但是碰后a球運動方向不變,b球靜止，這顯然不符合實際情況，錯誤；經(jīng)檢驗,C滿足碰撞所遵循的三個規(guī)律，正確.11。（彈性碰撞和非彈性碰撞）如圖所示，A、B兩物體的質(zhì)量分別為9m和10m，A、B間用一輕彈簧連接，質(zhì)量為m的子彈以水平速度v向右射入A并留在A中。水平面光滑，則當彈簧被壓縮到最短時,子彈速度是多大？此時彈性勢能是多少?答案0。05veq\f(1,40)mv2解析子彈射入A的過程，取向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律得mv＝(m＋9m）v1解得v1＝0.1v彈簧被壓縮至最短時，A、B速度相等，根據(jù)動量守恒定律得10mv1＝（10m＋10m)v2解得v2＝0.05v此時彈性勢能是Ep＝eq\f（1，2）·10mveq\o\al（2,1)－eq\f(1,2）·20mveq\o\al(2，2）解得Ep＝eq\f(1，40)mv2.12．(彈性碰撞)(2019·河北省唐山市期末)如圖所示,光滑曲面與粗糙平面平滑連接，質(zhì)量為m2＝3kg的滑塊B靜止在光滑曲面的底端，質(zhì)量為m1＝2kg的滑塊A由曲面上某一高度為H處無初速度釋放，滑到底端和滑塊B發(fā)生彈性正碰，碰后滑塊B在平面上滑行的距離為L＝2m，已知兩滑塊與平面間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.4，重力加速度g＝10m/s2.求：（1）滑塊B在碰撞后獲得的速度大?。?2)滑塊A的釋放高度H。答案(1）4m/s（2）1.25m解析(1)碰后滑塊B減速滑行，設(shè)碰后B的速度為v2，由動能定理－μm2gL＝－eq\f（1，2）m2veq\o\al（2,2)解得v2＝4m/s。(2）兩滑塊發(fā)生彈性碰撞，設(shè)碰前A的速度為v0,碰后A的速度為v1，由動量守恒定律和