高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量与动量守恒定律5 碰撞测试题

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量与动量守恒定律5 碰撞测试题，共3页。试卷主要包含了5mB B．mA＝2mB等内容，欢迎下载使用。
1.
如图，两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右．滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左．两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是( )
A．A和B都向左运动
B．A和B都向右运动
C．A向右运动，B向左运动
D．A向左运动，B向右运动
2．(多选)两个小球A、B在光滑的水平地面上相向运动，已知它们的质量分别是mA＝4 kg，mB＝2 kg，A的速度vA＝3 m/s(设为正)，B的速度vB＝－3 m/s，则它们发生正碰后，其速度可能分别为( )
A．均为＋1 m/s
B．＋4 m/s和－5 m/s
C．＋2 m/s和－1 m/s
D．－1 m/s和＋5 m/s
3．在光滑水平面上，有两个小球A、B沿同一直线同向运动，B在前，A在后．已知碰前两球的动量分别为pA＝12 kg·m/s、pB＝13 kg·m/s，碰撞前后，它们动量的变化量分别为ΔpA、ΔpB.下列数值可能正确的是( )
A．ΔpA＝－4 kg·m/s、ΔpB＝4 kg·m/s
B．ΔpA＝4 kg·m/s、ΔpB＝－4 kg·m/s
C．ΔpA＝－24 kg·m/s、ΔpB＝24 kg·m/s
D．ΔpA＝24 kg·m/s、ΔpB＝－24 kg·m/s
4.
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/s
B．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，因为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
5.
(多选)如图所示，在光滑水平面上，有两个半径相等的小球A、B，质量分别为mA、mB.A向右运动过程中与静止的B发生正碰，碰后两球动量相同，则mA与mB的关系可能是( )
A．mA＝0.5mB B．mA＝2mB
C．mA＝3mB D．mA＝4mB
6．(多选)A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量是7 kg·m/s，B球的动量是5 kg·m/s.以两球初速度方向为正方向，当A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球动量的可能值是( )
A．pA＝6 kg·m/s，pB＝6 kg·m/s
B．pA＝8 kg·m/s，pB＝4 kg·m/s
C．pA＝－2 kg·m/s，pB＝14 kg·m/s
D．pA＝－7 kg·m/s，pB＝19 kg·m/s
专项7 碰撞可能性的判断
1．答案：D
解析：选向右为正方向，则A的动量pA＝m·2v0＝2mv0，B的动量pB＝－2mv0.碰前A、B的动量之和为零，因动量守恒，则碰后A、B的动量之和也应为零，可知四个选项中D符合题意，选项C虽然不违背动量守恒，但违背了运动方向的合理性，A、B两个滑块不可能穿越对方而运动，故只有选项D正确．
2．答案：AD
解析：由动量守恒，可验证四个选项都满足要求．再看动能变化情况Ek前＝ eq \f(1,2)mAv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) ＋ eq \f(1,2)mBv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) ＝27 J，Ek后＝ eq \f(1,2)mAv′ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) ＋ eq \f(1,2)mBv′ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) ，由于碰撞过程中总动能不可能增加，所以应有Ek前≥Ek后，据此可排除B；选项C虽满足Ek前≥Ek后，但A、B沿同一直线相向运动，发生碰撞后各自仍然保持原来的速度方向，这显然是不符合实际的，因此选项C错误；验证A、D均满足Ek前≥Ek后，且碰后状态符合实际，故A、D正确．
3．答案：A
解析：ΔpA＝－4 kg·m/s、ΔpB＝4 kg·m/s，知碰后两球的动量分别为p′A＝8 kg·m/s，p′B＝17 kg·m/s，符合动量守恒定律，而且碰撞后A的动能减小，B的动能增大，总动能可能不增加，也不违反不可穿越原理，故选项A正确；由B、D所给动量变化量可知，碰撞后，A的动量沿原方向增大，即违反了不可穿越原理，故B、D错误；ΔpA＝－24 kg·m/s、ΔpB＝24 kg·m/s，碰后两球的动量分别为p′A＝－12 kg·m/s，p′B＝37 kg·m/s，可以看出，碰撞后A的动能不变，B的动能增大，违反了能量守恒定律，故C错误．
4．答案：C
解析：若v木＝1 m/s，则由动量守恒定律知m1v0＝m1v球＋m2v木，解得v球＝－2 m/s，碰前动能E1＝ eq \f(1,2)m1v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ＝0.5 J，碰后动能E2＝ eq \f(1,2)m1v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(球)) ＋ eq \f(1,2)m2v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(木)) ＝3.5 J>E1＝0.5 J，则假设不合理，这种情况不可能发生，故选项C正确．
5．答案：BC
解析：取向右为正方向，根据动量守恒定律得
mAv0＝mAvA＋mBvB
根据碰撞过程总动能不增加有 eq \f(1,2)mAv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ≥ eq \f(1,2)mAv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) ＋ eq \f(1,2)mBv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B))
据题有mAvA＝mBvB，又有vA≤vB，故1≤ eq \f(mA,mB)≤3，则B、C正确．
6．答案：AC
解析：碰前系统的总动量p＝pA0＋pB0＝12 kg·m/s，设两球的质量分别为mA和mB，根据碰撞条件得 eq \f(7,mA)> eq \f(5,mB)，即 eq \f(mA,mB)< eq \f(7,5).pA＝6 kg·m/s，pB＝6 kg·m/s，系统动量守恒，且碰撞后应有 eq \f(6,mA)≤ eq \f(6,mB)，即 eq \f(mA,mB)≥1；碰撞后总动能不增加，即 eq \f(1,2)( eq \f(62,mA)＋ eq \f(62,mB))≤ eq \f(1,2)( eq \f(72,mA)＋ eq \f(52,mB))，解得 eq \f(mA,mB)≤ eq \f(13,11)，故1≤ eq \f(mA,mB)≤ eq \f(13,11)，在碰撞条件区间内是可能的，A正确．pA＝8 kg·m/s，pB＝4 kg·m/s，系统动量守恒，且碰撞后应有 eq \f(8,mA)≤ eq \f(4,mB)，即 eq \f(mA,mB)≥2，不在碰撞条件区间内不可能，B错误．pA＝－2 kg·m/s，pB＝14 kg·m/s，系统动量守恒；碰撞后总动能不增加，即 eq \f(1,2)[ eq \f(（－2）2,mA)＋ eq \f(142,mB)]≤ eq \f(1,2)( eq \f(72,mA)＋ eq \f(52,mB))，解得 eq \f(mA,mB)≤ eq \f(5,19)，在碰撞条件区间内是可能的，C正确．pA＝－7 kg·m/s，pB＝19 kg·m/s，系统动量守恒；碰后总动能 eq \f(1,2)[ eq \f(（－7）2,mA)＋ eq \f(192,mB)]> eq \f(1,2)( eq \f(72,mA)＋ eq \f(52,mB))，不满足碰撞后总动能不增加，D错误．
方法总结：碰撞合理性问题的分析思路：(1)若题目为选择题，可先根据“速度合理性原则”排除掉部分选项．(2)对一个给定的碰撞，除了看动量是否守恒，还要看总动能是否增加，在验证动能不增加时，要灵活应用Ek＝ eq \f(p2,2m)、p＝ eq \r(2mEk)、Ek＝ eq \f(1,2)pv或p＝ eq \f(2Ek,v)等关系式．在满足以上两种情况下还应注意满足“速度合理性原则”．