物理选择性必修 第一册第五节 弹性碰撞与非弹性碰撞课时作业

这是一份物理选择性必修 第一册第五节 弹性碰撞与非弹性碰撞课时作业，共6页。试卷主要包含了冰壶运动深受大家喜爱等内容，欢迎下载使用。
第一章动量和动量守恒定律第五节　弹性碰撞与非弹性碰撞课后篇巩固提升必备知识基础练1.(2021河北辛集第一中学月考)如图所示,小球A、B均静止在光滑水平面上.现给A球一个向右的初速度,之后与B球发生对心碰撞.下列关于碰后情况,说法正确的是(　　)A.碰后小球A、B一定共速B.若A、B球发生完全非弹性碰撞,A球质量等于B球质量,A球将静止C.若A、B球发生弹性碰撞,A球质量小于B球质量,无论A球初速度大小是多少,A球都将反弹D.若A、B球发生弹性碰撞,A球质量足够大,B球质量足够小,则碰后B球的速度可以是A球的3倍答案C解析小球A、B发生对心碰撞,有可能是弹性碰撞、完全非弹性碰撞、非弹性碰撞;若是完全非弹性碰撞,则A、B两小球具有共同速度,若不是,两球无共同速度,则A错误;若A、B球发生完全非弹性碰撞,A、B碰后有共同速度,由动量守恒可得m1v0=(m1+m2)v共,解得v共=,若A球质量等于B球质量,则v共=,故B错误;小球A、B若是弹性碰撞,则根据动量守恒和机械能守恒,有m1v0=m1v1+m2v2,m1m1m2,解得v1=,v2=,若A球质量小于B球质量,由上述v1和v2的表达式可知v1<0,若A球质量足够大,B球质量足够小,由上述v1和v2的表达式可知=2,故C正确,D错误.2.如图所示,在光滑的水平面上有2 021个完全相同的小球等间距排成一条直线,均处于静止状态.现给第一个小球初动能Ek,若小球间的所有碰撞均为对心完全非弹性碰撞,则整个碰撞过程中损失的机械能总量为(　　)　　　　　　　　　　　　　　A.Ek B.EkC.Ek D.Ek答案D解析以第一个小球初速度v0的方向为正方向,将2021个小球组成的整体看作一个系统,设系统最终的速度为v,运用动量守恒定律得mv0=2021mv,解得v=,则系统损失的机械能为ΔE=·2021mv2,解得ΔE=Ek,故选D.3.(2021甘肃武威第六中学期末)如图所示,在光滑的水平面上有一质量为1 kg的小球以1 m/s的速度向前运动,与质量为3 kg的静止木块发生碰撞,假设碰撞后木块的速度是v木=1 m/s,则(　　)A.v木=1 m/s这一假设是合理的,碰撞后球的速度为v球=-2 m/sB.v木=1 m/s这一假设是合理的,碰撞后小球被弹回来C.v木=1 m/s这一假设是不合理的,因而这种情况不可能发生D.v木=1 m/s这一假设是可能发生的,但由于题给条件不足,v球的大小不能确定答案C解析若v木=1m/s,则由动量守恒定律可知m1v0=m1v球+m2v木,解得v球=-2m/s,碰前动能E1=m1=0.5J,碰后动能E2=m1m2=3.5J>E1,则假设不合理,因而这种情况不可能发生,故选项C正确,A、B、D错误.4.(多选)(2021山东日照一中月考)质量为2m、长为L的光滑箱子沿光滑水平面以速度v向右运动,箱子中有一质量为m的小物块以水平速度2v向右运动,如图所示.设碰撞都是弹性的,则              (　　)A.最终小物块和箱子相对静止B.第一次碰撞后小物块相对地面向左运动C.第二次碰撞后小物块相对地面以速度2v向右运动D.第一次碰撞和第二次碰撞的时间间隔为答案CD解析小物块与箱子第一次碰撞过程动量守恒,机械能守恒,以小物块的速度方向为正方向,由动量守恒定律得2mv+m·2v=2mv11+mv12,由机械能守恒定律得·2mv2+m·(2v)2=·2m,解得v11=v,v12=v,第二次碰撞过程动量守恒,机械能守恒,以小物块的速度方向为正方向,由动量守恒定律得2mv11+mv12=2mv21+mv22,由机械能守恒定律得·2m·2m,解得v21=v,v22=2v,以此类推,小物块和箱子不会相对静止,第一次碰撞后小物块相对地面向右运动,第二次碰撞后小物块相对地面以速度2v向右运动,故A、B错误,C正确;第一次碰撞和第二次碰撞的时间间隔为t=,故D正确.5.(2021重庆育才中学月考)如图所示,水平放置的圆环形光滑窄槽固定在桌面上,槽内有两个大小相同的小球a、b,球b静止在槽中位置P.球a以一定初速度沿槽运动,在位置P与球b发生弹性碰撞,碰后球a反弹,并在位置Q与球b再次碰撞.已知∠POQ=90°,两小球可视为质点,则a、b两球质量之比为(　　)A.3∶1 B.1∶3C.5∶3 D.3∶5答案D解析由动量守恒可知,碰后两球的速度方向相反,且在相同时间内,b球运动的弧长为a球运动的弧长的3倍,则有vb=-3va,由动量守恒定律有mav=mbvb+mava,由能量守恒有mav2=mamb,联立解得,故A、B、C错误,D正确.6.(2021广东广州期中)在光滑的导轨上,一质量为m1=2 kg、速度为v1=1 m/s的滑块A跟一质量为m2=1 kg、速度为v2=0的滑块B发生正碰,它们碰撞后的总动能的最大值和最小值分别是(　　)A.1 J、 J B. J、 JC. J、1 J D.2 J、 J答案A解析当两物体发生弹性碰撞时,系统不损失能量,此时碰后的总动能最大,最大动能Ekmax=m1=1J,若两物体发生完全非弹性碰撞,则碰后共速,此时系统损失的动能最大,碰后系统总动能最小,则m1v1=(m1+m2)v,解得v=m/s,Ekmin=(m1+m2)v2=×3×2J=J,故选A.7.冰壶运动深受大家喜爱.在某次投掷中,冰壶甲运动一段时间后与静止的冰壶乙发生正碰,如图所示.若两冰壶质量相等,则碰后两冰壶最终停止的位置,可能是选项图中的(　　)答案B解析碰撞过程动量守恒,两冰壶发生正碰,由动量守恒定律可知,碰撞前后系统动量不变,两冰壶的动量方向即速度方向不会偏离甲原来的方向,由题图知,A所示情况是不可能的,故A错误;如果两冰壶发生弹性碰撞,碰撞过程动量守恒、机械能守恒,两冰壶质量相等,碰撞后两冰壶交换速度,甲静止,乙的速度等于甲的速度,碰后乙做减速运动,最后停止,最终两冰壶的位置可能如B所示,故B正确;两冰壶碰撞后,甲的速度不可能大于乙的速度,碰后乙在前,甲在后,C所示情况是不可能的,故C错误;碰撞过程机械能不可能增大,两冰壶质量相等,碰撞后甲的速度不可能大于乙的速度,碰撞后甲的位移不可能大于乙的位移,D所示情况是不可能的,故D错误.8.(2021江苏盐城月考)如图所示,在游乐场中,两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞,此后,两车以共同的速度运动.设甲同学和车的总质量为M,碰撞前向右运动,速度大小为v1;乙同学和车的总质量为1.5M,碰撞前向左运动,速度大小为0.5v1.求碰撞后两车共同的运动速度.答案0.1v1,方向水平向右解析设水平向右为正方向,由动量守恒定律可得Mv1-1.5M×0.5v1=(M+1.5M)v共解得v共=0.1v1,方向水平向右.关键能力提升练9.甲、乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动,它们的动量分别是p1=5 kg·m/s,p2=7 kg·m/s,甲从后面追上乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为10 kg·m/s,则两球的质量m1与m2间的关系可能是(　　)A.m1=m2 B.2m1=m2C.4m1=m2 D.6m1=m2答案C解析根据动量守恒定律得p1+p2=p1'+p2',解得p1'=2kg·m/s,碰撞过程系统的总动能不增加,则有,代入数据解得,碰撞后甲的速度不大于乙的速度,则有,代入数据解得,综上有,故C正确.10.如图所示,竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与光滑水平桌面相切,小滑块B静止在圆弧轨道的最低点.现将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放.已知圆弧轨道半径R=1.8 m,小滑块的质量关系是mB=2mA,重力加速度g取10 m/s2.则碰后小滑块B的速度大小不可能是(　　)A.5 m/s B.4 m/s C.3 m/s D.2 m/s答案A解析设小滑块A到达最低点时的速度为v0,根据动能定理有mAgR=mA-0,可得v0=6m/s.若是弹性碰撞,mAv0=mAv1+mBv2,mAmAmB,联立解得v2=4m/s;若是完全非弹性碰撞,mAv0=(mA+mB)v,解得v=2m/s,所以B的速度不可能是5m/s,故选择A选项.11.(2021安徽月考)如图所示,斜面上C点上侧是光滑的,下侧是粗糙的.现从C点上侧的某点让滑块A由静止开始下滑,滑块A经加速后在C点与静止的滑块B发生碰撞,碰撞时间极短,且碰撞过程中系统无机械能损失,最终两滑块均停在C点下侧粗糙斜面上同一位置.已知A、B两滑块与粗糙斜面间的动摩擦因数相同,A、B两滑块均可视为质点,则A、B两滑块的质量之比为(　　)A.1∶4 B.1∶3C.1∶2 D.1∶1答案B解析设A以速度v0与B相碰,由于碰撞为弹性碰撞,根据动量守恒定律和能量守恒定律有mAv0=mAvA+mBvB,mAmAmB,解得碰撞后A的速度vA=v0,B的速度vB=v0,A反弹回光滑斜面后先做减速运动、再做加速运动后又经C点滑入粗糙斜面,由于两滑块最终均停在C点下侧粗糙斜面上的同一位置,故有-vA=vB,解得,故B正确,A、C、D错误.12.如图所示,B、C、D、E、F五个球并排放置在光滑的水平面上,B、C、D、E四球质量相等,而F球质量小于B球质量,A球的质量等于F球质量,A球以速度v0向B球运动,所发生的碰撞均为弹性碰撞,则碰撞之后(　　)A.五个小球静止,一个小球运动B.四个小球静止,两个小球运动C.三个小球静止,三个小球运动D.六个小球都运动答案C解析由动量守恒定律和机械能守恒定律有m1v0=m1v1+m2v2,m1m1m2,解得碰撞后两个小球的速度为v1=,v2=.由于A球质量小于B球质量,所以A、B相碰后A向左运动,B向右运动;B、C、D、E四球质量相等,弹性碰撞后,不断交换速度,最终E有向右的速度,B、C、D静止;由于F球质量小于E球质量,所以E、F两球弹性碰撞后E、F两球都向右运动;所以碰撞之后B、C、D三球静止;A球向左运动,E、F两球向右运动,C项正确.13.(2021湖北荆门高二期末)如图所示,长为L的轻绳竖直悬挂着一质量为m的小球A,恰好挨着放置在水平面上质量为m的物块B.现把小球向左上方拉至细绳恰好水平绷直,然后从静止释放小球.小球A到达最低点时恰好与物块B发生弹性碰撞,物块向右滑行了2L的距离停下.(1)求物块与水平面间的动摩擦因数μ.(2)若仅改变A的质量,仍让A从原位置由静止释放,A、B发生弹性碰撞后,B向右滑行的距离为4.5L,则小球A的质量应该多大?答案(1)0.5　(2)3m解析(1)设小球与物块碰撞前瞬间的速度为v0,由机械能守恒定律得=mgL解得v0=设碰撞后瞬间小球、物块的速度大小分别为v1、v2,由于是弹性碰撞,有mv0=mv1+mv2解得v2=v0=对于物块向右滑行的过程,由动能定理有μmg×2L=解得μ=0.5.(2)设碰撞后瞬间有Mv0=Mv1'+mv2'Mv1'2+mv2'2若B物体前进4.5L停下,则有μmg×4.5L=mv2'2联立解得M=3m.