2022年高中物理第章碰撞与动量守恒第节动量守恒定律在碰撞中的应用学业分层测评粤教版 .pdf

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1、1 动量守恒定律在碰撞中的应用(建议用时： 45 分钟) 学业达标 1小车AB静置于光滑的水平面上，A端固定一个轻质弹簧，B端粘有橡皮泥，小车AB质量为M，长为L. 质量为m的木块C放在小车上，用细绳连结于小车的A端并使弹簧压缩，开始时AB与C都处于静止状态，如图1-3-5 所示当突然烧断细绳，弹簧被释放，使木块C向B端冲去，并跟B端橡皮泥粘在一起，以下说法中正确的是( ) 图 1-3-5A如果AB车内表面光滑，整个系统任何时刻机械能都守恒B整个系统任何时刻动量都守恒C当木块对地运动速度为v时，小车对地运动速度为mMvD整个系统最后静止E木块的位移一定大于小车的位移【解析】因水平地面光滑，小车

2、、木块、弹簧组成的系统动量守恒，有mv1Mv2，ms1Ms2，因不知m、M的大小关系， 故无法比较s1、s2的大小关系， 但当木块C与B端碰撞后，系统总动量为零，整体又处于静止状态，故B、C、D均正确， E错误；因木块C与B端的碰撞为完全非弹性碰撞，机械能损失最大，故A错误【答案】BCD 2在光滑水平面上，动能为Ek0、动量大小为p0的小钢球 1 与静止小钢球2 发生碰撞，碰撞前后球1 的运动方向相反，将碰撞后球1 的动能和动量的大小分别记为Ek1、p1，球 2的动能和动量的大小分别记为Ek2、p2，则必有 ( ) AEk1Ek0Bp1Ek0Dp2p0Ep2p0【解析】两个钢球在相碰过程中同时

3、遵守能量守恒和动量守恒，由于外界没有能量输入，而碰撞中可能产生热量，所以碰后的总动能不会超过碰前的总动能，即Ek1Ek2Ek0，A正确， C 错误；另外， A选项也可写成p212mp202m，B正确；根据动量守恒，设球1 原来的运动方向为正方向，有p2p1p0，D正确， E错误【答案】ABD 3如图1-3-6 ，质量相等的三个小球a、b、c在光滑的水平面上以相同的速率运动，它们分别与原来静止的A、B、C三球发生碰撞，碰撞后a继续沿原方向运动，b静止，c沿名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

4、 - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2 反方向弹回，则碰撞后A、B、C三球中动量数值最大的是_图 1-3-6【解析】在三小球发生碰撞的过程中，动量都是守恒的，根据动量守恒关系式：mv0mvMv，整理可得：Mvmv0mv，取初速度方向为正方向，不难得出C球的动量数值是最大的【答案】C球4如图 1-3-7 所示，细线上端固定于O点上，其下端系一小球，静止时细线长L. 现将细线和小球拉至图中实线位置，此时细线与竖直方向的夹角60；并在小球原来所在的最低点处放置一质量相同的泥球，然后使悬挂的小球从实线位置由静止释放，它运动到最低点时与泥球碰撞并合为一体，它们一起摆

5、动中可达到的最大高度是_图 1-3-7【解析】碰前由机械能守恒得mgL(1 cos 60) 12mv21，解得v1gL，两球相碰过程动量守恒mv12mv2，得v212gL，碰后两球一起摆动，机械能守恒， 则有122mv222mgh，解得h18L. 【答案】18L5在光滑水平面上有两个相同的弹性小球A、B，质量都为m，B球静止，A球向B球运动，发生正碰已知碰撞过程中机械能守恒，两球压缩最紧时弹性势能为Ep，则碰前A球的速度大小是多少？【解析】设碰前A球速度为v0，根据动量守恒定律有mv02mv，则压缩最紧 (A、B有相同速度 )时的速度vv02，由系统机械能守恒有12mv20122m(v02)2

6、Ep，解得v02Epm. 【答案】2Epm名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 3 6一个物体静止于光滑水平面上，外面扣一质量为M的盒子，如图1-3-8 甲所示，现给盒子一初速度v0，此后，盒子运动的v-t图象呈周期性变化，如图 1-3-8 乙所示， 请据此求盒内物体的质量图 1-3-8【解析】设物体的质量为m，t0时刻受盒子碰撞获得速度v，根据动量守恒定律Mv0mv3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0，说

7、明碰撞是弹性碰撞则12Mv2012mv2，解得mM. 【答案】M 能力提升 7. 如图 1-3-9所示，在质量为M的小车中挂着一单摆，摆球质量为m0，小车和单摆以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正前方的质量为m的静止的木块发生碰撞，碰撞的时间极短在此碰撞过程中，下列情况可能发生的是( ) 图 1-3-9A小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3，满足 (Mm0)vMv1mv1m0v3B摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v1和v2，满足MvMv1mv2C摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为u，满足Mv(Mm)uD小车和摆球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足 (

8、Mm0)v(Mm0)v1mv2E碰撞时间极短，在此碰撞过程中，摆球的速度还来不及变化【解析】小车与木块碰撞， 且碰撞时间极短， 因此相互作用只发生在木块和小车之间，悬挂的摆球在水平方向未受到力的作用，故摆球在水平方向的动量未发生变化，即摆球的速度在小车与木块碰撞过程中始终不变，由此可知 A和 D两种情况不可能发生；选项 B的说法对应于小车和木块碰撞后又分开的情况，选项 C的说法对应于小车和木块碰撞后粘在一起的情况，两种情况都有可能发生故B、C 、E均正确【答案】BCE 8甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是5 kg m/s 和 7 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

9、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4 kgm/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10 kgm/s，则两球质量m甲与m乙的关系可能是 ( ) Am乙2m甲Bm乙3m甲Cm乙4m甲Dm乙5m甲Em乙6m甲【解析】碰撞前，v甲v乙， 即5m甲7m乙， 可得：m乙1.4m甲碰撞后v甲v乙，即2m甲10m乙可得：m乙5m甲要求碰撞过程中动能不增加，则有：p2甲2m甲p2乙2m乙p2甲2m甲p2乙2m乙，可解得：m乙5121m甲，故m甲和m乙的关系可能正确是

10、B、C、D. 【答案】BCD 9(2015山东高考 ) 如图 1-3-10 所示，三个质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞， 碰后A、B分别以18v0、34v0的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后B、C粘在一起向右运动滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值两次碰撞时间均极短求B、C碰后瞬间共同速度的大小 . 【导学号： 78220008】图 1-3-10【解析】设滑块质量为m，A与B碰撞前A的速度为vA，由题意知，碰撞后A的速度vA18v0，B的速度vB34v0，由动量守恒定律得mvAmvAmvB 设碰撞前A克服轨

11、道阻力所做的功为WA，由功能关系得WA12mv2012mv2A设B与C碰撞前B的速度为vB，B克服轨道阻力所做的功为WB，由功能关系得WB12mv2B12mvB2 据题意可知WAWB 设B、C碰撞后瞬间共同速度的大小为v，由动量守恒定律得mvB 2mv 联立式，代入数据得v2116v0. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 5 【答案】2116v010从某高度自由下落一个质量为M的物体， 当物体下落h时，突然炸裂成两

12、块，已知质量为m的一块碎片恰能沿竖直方向回到开始下落的位置，求：(1) 刚炸裂时另一块碎片的速度；(2) 爆炸过程中有多少化学能转化为碎片的动能？【导学号： 78220009】【解析】(1)M下落h时：由动能定理得Mgh12Mv2解得v2gh爆炸时动量守恒：Mvmv(Mm)vvMmMm2gh，方向竖直向下(2) 爆炸过程中转化为动能的化学能等于系统动能的增加量，即Ek12mv212(Mm)v212Mv212(mM)v2Mm2ghMm4MmghMm. 【答案】(1)MmMm2gh，方向竖直向下(2)4MmghMm名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -