新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第6单元10多体碰撞问题的解题思路科学思维(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第6单元10多体碰撞问题的解题思路科学思维(人教版)，共8页。
A.B.
C.D.
2.(多选)(2023浙江丽水中学期末)水平冰面上有一固定的竖直挡板,一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上,他把一质量为5.0 kg的静止物块以大小为4.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板,运动员获得退行速度;物块与挡板弹性碰撞,速度反向,追上运动员时,运动员又把物块推向挡板,使其再一次以大小为4.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过7次这样推物块后,运动员退行速度的大小大于4.0 m/s,反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力,该运动员的质量可能为( )
A.45 kgB.50 kg
C.58 kgD.63 kg
3.(多选)如图所示,水平光滑地面上停放着一辆质量为m的小车,半径R=0.7 m的四分之一光滑圆弧轨道在最低点与水平轨道相切于A点。在水平轨道的右端固定一个轻弹簧,弹簧处于自然长度时左端位于水平轨道的B点正上方,B点右侧轨道光滑,A、B的距离为L=2.5 m,一个质量也为m的可视为质点的物块从圆弧轨道最高点以v0=6 m/s的速度开始滑下,则在以后的运动过程中(重力加速度g取10 m/s2,弹簧始终在弹性限度内,空气阻力不计)( )
A.若A、B间的轨道也光滑,小车的最大速度为5 m/s
B.若A、B间的轨道也光滑,物块运动到最高点时到水平轨道的距离为2.5 m
C.若物块与A、B间轨道的动摩擦因数为0.5,弹簧的最大弹性势能等于因摩擦产生的总热量
D.若物块与A、B间轨道的动摩擦因数为0.5,小车运动的总位移大小为0.35 m
4.如图所示,光滑的水平地面上放置一静止的质量为m=1 kg的长木板A,一质量同为m=1 kg的小物块,以初速度v0=7 m/s水平向右冲上长木板A左上端,经过t=2 s后小物块运动到长木板A右端,此时长木板A恰好与静止在水平面上带有半径R=0.8 m四分之一光滑圆弧轨道的木板B相碰。碰撞后,小物块沿水平方向冲上木板B的圆弧轨道。已知小物块与长木板A之间的动摩擦因数μ=0.1,A、B之间碰撞时间极短,且碰撞属于完全弹性碰撞,长木板A的高度与木板B左端等高,均为H=5 cm,木板B的质量为m'=3 kg,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求A、B碰撞前瞬间,小物块与长木板A的速度大小;
(2)求A、B碰撞后瞬间,木板B的速度大小;
(3)小物块能否从木板B右上端a点离开?若能,请求出半径R为多少时,小物块将无法从木板B上端的a点离开;若不能,请求出小物块落到地面时,小物块与木板B左端的水平距离x。
5.如图所示,小球A质量为m,系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到光滑水平面的距离为h。物块B和C的质量分别是m和3m,B与C用轻弹簧连接,置于光滑的水平面上,且物块B位于O点正下方。现拉动小球使细线水平伸直,小球由静止释放,运动到最低点时与物块B发生弹性正碰(碰撞时间极短),小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,求:
(1)小球A和物块B碰撞后的速度大小;
(2)碰撞过程物块B受到的冲量;
(3)碰后轻弹簧获得的最大弹性势能。
6.如图所示,质量为m的小圆环A套在足够长的光滑水平杆上,质量为3m的小球B通过长度为L的轻绳与A连接,初始时轻绳处于水平伸直状态,A、B均静止,光滑水平地面上静止有小球1和2,小球1的质量为3m,小球2的质量为m,小球1位于A环正下方L处,某时刻释放小球B,B到达最低点时轻绳恰好断裂,之后B在水平地面上向左运动,所有小球之间的碰撞均为弹性正碰,已知重力加速度为g,不计空气阻力,所有小球均可视为质点,求:
(1)轻绳断裂时A、B各自的速度大小;
(2)轻绳所能承受的最大拉力;
(3)小球1与小球2第一次碰撞过程中,小球1对小球2的冲量大小。
7.(2023浙江山河联盟高三模拟)如图所示,长为L2=2 m的水平传送带以v=2 m/s的速度匀速转动,紧靠传送带两端的水平面上各静止一个物块B和C,mB=mC=1.0 kg。在距传送带左端s=0.5 m的水平面上放置一竖直固定弹性挡板,物块与挡板碰撞后会被原速率弹回,右端有一倾角为37°且足够长的粗糙倾斜轨道de,斜面底端与传送带右端平滑连接。现从距斜面底端L1=2 m处由静止释放一质量mA=0.6 kg的物块A,一段时间后物块A与B发生碰撞,碰撞后B滑上传送带,A被取走。已知物块B、C与传送带间的动摩擦因数μ1=0.2,与水平面间的动摩擦因数μ2=0.02,物块A与斜面间的动摩擦因数μ3=0.25,物块间的碰撞都是弹性正碰,不计物块大小,g取10 m/s2。sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。求:
(1)物块A与物块B相碰前物块A的瞬时速度大小;
(2)物块B与物块C第一次碰撞前,物块B在传送带上滑行过程中因摩擦产生的内能;
(3)整个过程中,物块C与挡板碰撞的次数。
参考答案
素养练10 多体碰撞问题的解题思路(科学思维)
1.D 解析 以甲抛球时球的速度方向为正方向,以甲与球组成的系统为研究对象,抛球过程动量守恒,由动量守恒定律得mv-m'v1=0,以乙与球组成的系统为研究对象,乙接球过程系统动量守恒,由动量守恒定律得mv=(m+m')v2,乙抛球过程,动量守恒,由动量守恒定律得(m+m')v2=-m·2v+m'v2',甲接球过程动量守恒,由动量守恒定律得-m'v1-m·2v=(m+m')v1',解得v1'=-,v2'=,故速度之比为,故A、B、C错误,D正确。
2.CD 解析 选运动员退行的速度方向为正方向,设运动员的质量为m',物块的质量为m,物块被推出时的速度大小为v0,运动员第一次推出物块后的退行速度大小为v1,根据动量守恒定律,运动员第一次推出物块时有0=m'v1-mv0,物块与挡板发生弹性碰撞,以等大的速率反弹;第二次推出物块时有m'v1+mv0=-mv0+m'v2,依次类推m'v2+mv0=-mv0+m'v3,m'v6+mv0=-mv0+m'v7,由题可知,运动员的退行速度v7>v0,v6