高考物理第二轮复习 第5讲 经典动量守恒之碰撞课后练习-人教版高三物理试题.doc

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资源描述

1、第5讲 经典动量守恒之碰撞题一:质量为M的物块以速度v运动,与静止的质量为m的物块发生正碰,碰后二者的动量正好相等,则两物块的质量之比M/m可能为( )A2 B3 C4 D5题二:两个质量相等的小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动,A球的动量是8 kgm/s,B球的动量是5 kgm/s,A球追上B球时发生碰撞,碰后A、B两球的动量可能是( )ApA6 kgm/s,pB7 kgm/s BpA3 kgm/s,pB10 kgm/sCpA2 kgm/s,pB14 kgm/s DpA7 kgm/s,pB6 kgm/s题三:在光滑的水平面上有a、b两个小球,其质量分别为ma、mb,两球在t0时刻发生正碰

2、,并且在碰撞过程中无机械能损失,两球碰后的vt图象如图所示,下列关系正确的是( )Amamb Bmamb Cmamb D无法判断题四:如图所示,一表面光滑的斜面静止于足够长的光滑水平面上,斜面的质量为M,高度为h,倾角为。一质量为m(mM)的小物块以一定的初速度沿水平面向右运动冲上斜面,不计冲上斜面过程中的机械能损失。如果斜面固定,则小物块恰能冲到斜面顶端。如果斜面不固定,则小物块冲上斜面后能达到的最大高度为( )Ah Bh Ch Dh题五:如图所示,质量为M的滑槽内有半径为R的半圆轨道,将滑槽放在水平面上,左端紧靠墙壁,一质量为m的物体从半圆轨道的顶端a点无初速度释放,b点为半圆轨道的最低点

3、,c点为半圆轨道另一侧与a等高的点,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )Am释放后能够到达c点Bm运动的全过程中,机械能不守恒C当m首次从右向左到达最低点b时,M的速度达到最大Dm从a点运动到b点的过程中,m与M系统的机械能守恒、水平方向动量守恒题六:质量为M的小车静止在光滑水平面上,车上是四分之一圆周的光滑轨道,轨道下端切线水平,质量为m的小球沿水平方向从轨道下端以初速度v0滑上小车,重力加速度为g,如图所示。已知小球未从小车上端离开,与小车分离时,小球与小车速度方向相反,大小之比为13,则mM的值为( )A13 B31 C35 D53题七:如图所示,在沙堆表面放置一质量为M6.0 kg的长

4、方形木块,其上再放一质量为m0.10 kg的爆竹,当爆竹爆炸时,因反冲作用而使爆竹上升,木块下陷。已知从爆竹爆炸到木块停止下陷历时t0.1 s,木块在下陷过程中受到的平均阻力f90 N,不计空气的阻力和火药的质量,g取10 m/s2,求爆竹能上升的最大高度。题八:如图所示,用不可伸长的轻质细线将A、B两木球(可视为质点)悬挂起来,A、B之间的距离l3.2 m,其中木球A的质量mA90 g,木球B的质量mB100 g。现用打钉枪将一颗质量为m010 g的钉子以竖直向上的初速度v0100 m/s打入并且停留在木球A中,木球A沿细线向上与木球B正碰后粘在一起竖直向上运动,恰好能够达到悬点O处。若钉子

5、打入木球的时间和A、B两球碰撞的时间都极短,不计空气阻力,g取10 m/s2,求:(1)钉子打入木球A的过程中系统损失的机械能;(2)木球B到悬点O的距离。题九:在原子核物理中,研究核子与核关联的最有效途径是“双电荷交换反应”。这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似。两个小球A和B用轻质弹簧相连,在光滑的水平直轨道上处于静止状态。在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P,右边有一小球C沿轨道以速度v0射向B球,如图所示。C与B发生碰撞并立即结成一个整体D。在它们继续向左运动的过程中,当弹簧长度变到最短时,长度突然被锁定,不再改变。然后,A球与挡板P发生碰撞,碰后A、D都静止不动,A与P接触而不粘

6、连。过一段时间,突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失)。已知A、B、C三球的质量均为m。(1)求弹簧长度刚被锁定后A球的速度。(2)求在A球离开挡板P之后的运动过程中,弹簧的最大弹性势能。题十:某同学设计了如图所示的趣味实验来研究碰撞问题。用材料和长度相同的不可伸长的轻绳依次将N个大小相同、质量不等的小球悬挂于水平天花板下方,且相邻的小球静止时彼此接触但无相互作用力,小球编号从左到右依次为1、2、3、N,每个小球的质量为其相邻左边小球质量的k倍(k1)。在第N个小球右侧有一光滑轨道,其中AB段是水平的,BCD段是竖直面内的半圆形,两段光滑轨道在B点平滑连接,半圆轨道的直径BD沿竖直方向。

7、在水平轨道的A端放置一与第N个悬挂小球完全相同的P小球,所有小球的球心等高。现将1号小球由最低点向左拉起高度h,保持绳绷紧状态由静止释放1号小球,使其与2号小球碰撞,2号小球再与3号小球碰撞所有碰撞均为在同一直线上的正碰且无机械能损失。已知重力加速度为g,忽略空气阻力,小球每次碰撞的时间均可忽略不计。(1)求1号小球与2号小球碰撞之前的速度v1的大小;(2)若N3,求第3个小球与P小球发生第一次碰撞前的速度v3的大小;(3)若N5,当半圆形轨道半径时,P小球第一次被碰后恰好能通过轨道的最高点D,求k值的大小。经典动量守恒之碰撞题一:AB详解:设碰撞后两者的动量都为p,根据动量守恒知总动量为2p

8、,根据以及能量的关系得,解得,所以A、B正确。题二:A详解:碰撞过程中两小球组成的系统动量守恒,故C错误;碰后两物体若同向运动,后面物体的速度不能大于前面物体的速度,故D错误;碰撞后的动能不能增加,由计算得,则A正确,B错误。题三:B详解:由题图知a球以一定的初速度与静止的b球碰撞,碰后a球反向,根据动量守恒定律和机械能守恒定律有mavamavambvb 和,可得,。因为va0,所以mamb,选项B正确。题四:D详解:若斜面固定,由机械能守恒定律可得mv2mgh;若斜面不固定,系统水平方向动量守恒,有mv(Mm)v1,由机械能守恒定律可得,联立以上三式可得hh。题五:BC详解:m第一次经过b点

9、后对M做正功,m的机械能减小,不能够到达c点,A错误、B正确;M离开墙壁后,m与M系统水平方向动量守恒,故当m首次从右向左到达最低点b时,M的速度达到最大,C正确;m从a点运动到b点的过程中,m与M系统的机械能守恒、水平方向动量不守恒,D错误。题六:C详解:设小球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可知m v0M v1m v2,又,对整体由机械能守恒定律可得,联立解得,C正确。题七:45 m解析:设爆炸后爆竹的速度为v1,木块的速度为v2,爆竹上升的最大高度为h,取向下为正方向。对木块,由动量定理有,解得v20.5 m/s。在爆炸瞬间,根据动量守恒定律得,则v130 m/s。爆竹做竖直上抛运动

10、的最大高度45 m。题八:(1)45 J (2)0.45 m详解:(1)规定竖直向上为正方向,设钉子打入木球后的瞬间木球A的速度为v,由动量守恒定律得m0v0(mAm0)v。根据能量守恒定律可知,钉子打入木球的过程中系统损失的机械能E,代入数据联立解得E45 J。(2)设木球A与木球B碰撞前瞬间速度大小为v1,由运动学知识得 v22gl,解得v16 m/s。设木球A与木球B碰撞后的速度大小为v2,根据动量守恒定律有(mAm0)v1(mAm0mB)v2,解得v23 m/s。设木球B到悬点O的距离为h,由运动学知识得2gh,代入数据联立解得h0.45 m。题九:(1)(2)详解:(1)设C球与B球

11、结成整体D时,D的速度为v1,由动量守恒定律有。当弹簧压至最短时,D与A的速度相等,设此速度为v2,由动量守恒定律有。联立得。(2)设弹簧长度被锁定后,贮存在弹簧中的势能为EP,由能量守恒有EP。撞击P后,A与D的动能都为零,解除锁定后,当弹簧恢复到自然长度时,弹性势能全部转变成D的动能。设D的速度为,则有EP。以后弹簧伸长,A球离开挡板P并获得速度,当A、D的速度相等时,弹簧伸至最长。设此时的速度为,由动量守恒有。当弹簧伸到最长时,其弹性势能最大,设为EP,由能量守恒有EP。解以上各式得EP。题十:(1) (2) (3)详解:(1)设1号小球的质量为,碰前的速度为v1。对于1号小球,在由h高

12、处运动到最低点的过程中,根据机械能守恒有,解得。(2)设1号、2号小球碰撞后的速度分别为和v2,2号小球的质量为m2,取水平向右为正方向。对于1、2号小球碰撞的过程,根据动量守恒定律有,根据机械能守恒有,解得。设2号、3号小球碰撞后的速度分别为和v3,3号小球的质量为m3,对于2、3号小球碰撞的过程,根据动量守恒定律有,根据机械能守恒有,同理可得3号小球被碰后的速度。(3)设4号、5号小球碰撞后,5号小球的速度为v5,同理可得。因为5号小球与P小球质量相等,可知二者发生碰撞后交换速度,所以P小球第一次被碰后的速度。设P小球的质量为mP,则mPm5。P小球第一次被碰后恰好能通过圆轨道的最高点D,设其通过最高点的速度为,根据牛顿第二定律P小球在D点有,解得。P小球由A到D的运动过程机械能守恒,有,解得。将代入上式联立解得。

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