2019年高中物理暑假作业动量和能量的综合新人教版选修3-5.doc

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1、1动量和能量的综合动量和能量的综合一、单选题一、单选题1.如图所示,两质量分别为1m和2m的弹性小球叠放在一起,从高度为h处自由落下,且h远大于两小球半径,所有的碰撞都是完全弹性碰撞,且都发生在竖直方向.已知213mm,则小球1m反弹后能达到的高度为( )A. h B.2h C.3h D.4h 2.如图所示,材料不同,但是质量相等的A、B两个球,原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动, A球的速度是 6/m s,B球的速度是-2/m s,不久A、B两球发生了 对心碰撞.对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值,某实验小组的同学们做了很多种猜 测,下面的哪一种猜测结果一定无法实现( )A.

2、 2/Avm s ,6/Bvm s B. 2/Avm s ,2/Bvm s C. 1/Avm s ,3/Bvm s D. 3/Avm s ,7/Bvm s 3.如图所示,质量为M的物体P静止在光滑的水平桌面上,有另一质量为m (Mm)的物体Q以速度0v正对P滑行,则它们相碰后(设桌面足够大)( )A. Q物体一定被弹回,因为MmB. Q物体可能继续向前2C. Q物体速度不可能为零D.若相碰后两物体分离,则过一段时间可能再碰4.如图,木块,A B的质量均为 2kg,置于光滑水平面上, B与一轻弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在竖直挡板上,当A以 4/m s的速度向B撞击时,由于有橡皮泥而粘在一起运

3、动, 那么弹簧被压缩到最短时,具有的弹性势能大小为( ) A.4J B.8J C.16J D.32J 5.在光滑水平地面上运动的A球与静止的B球发生正碰.碰撞后两小球粘在一起运动,碰撞 过程中系统损失的机械能为E,已知两小球的质量都为m,则碰前A球的速度为( )A. E mB. 2E mC. 2E mD. 22E m6.如图所示,有两个质量相同的小球A和B (大小不计), A球用细绳吊起,细绳长度等于悬点距地面的髙度, B点静止放于悬点正下方的地面上.现将A球拉到距地面高度为h处 由静止释放, 摆动到最低点与B球碰撞后粘在一起共同上摆,则它们升起的最大高度为( ) A. / 2h B. hC.

4、 / 4h D. /2h7.光滑水平地面上有一静止的木块,子弹水平射入木块后未穿出,子弹和木块的vt图象如 图所示.已知木块质量大于子弹质量,从子弹射入木块到达到稳定状态,木块动能增加了 50 J,则此过程产生的内能可能是( ) A.10J B.50J C.70J D.120J38.如图所示,质量为2 Pmkg的小球P从离水平面高度为0.8hm的光滑固定斜面上滚下,与静止在光滑水平面上质量为2Qmkg的带有轻弹簧的滑块Q碰撞,210/gm s,下列说法正确的是( )A.P球与滑块碰撞前的速度为 5/m sB.P球与滑块碰撞前的动量为 16/kg m sC.碰撞后轻弹簧压缩至最短时P和Q的速度为

5、 2/m sD.当轻弹簧压缩至最短时其弹性势能为 16J 9.如图所示,光滑水平面上有质量均为 m 的物块 A 和 B,B 上固定一轻弹簧.B 静止,A 以速度 v0水平向右运动,通过弹簧与 B 发生作用.作用过程中,弹簧获得的最大弹性势能 Ep为( )A. 2 01 16mv B. 2 01 8mvC. 2 01 4mv D. 2 01 2mv二、多选题二、多选题 10.如图所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动.两球质量关系为2BAmm,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为 6/kg m s,运动中两球发生碰撞,碰撞前后A球动量变化为-4/kg m s,则( )A.左方

6、是A球 B.右方是A球 C.碰撞后A、B两球速度大小之比为 2:5 D.经过验证两球发生的碰撞不是弹性碰撞 11.如图所示,竖直平面内的光滑水平轨道的左边与墙壁对接,右边与一个足够高的四分之一 光滑圆弧轨道平滑相连,木块 A、B 静置于光滑水平轨道上,A、B 的质量分别为 1.5kg 和 0.5kg。现让 A 以 6m/s 的速度水平向左运动,之后与墙壁碰撞,碰撞的时间为 0.3s,碰后的 速度大小变为 4m/s,当 A 与 B 碰撞后立即粘在一起运动, g 取 10m/s2,则( )4A.A 与墙壁碰撞的过程中,墙壁对 A 的平均作用力的大小 F=10N B.A 与 B 碰撞的过程中损失机械

7、能为 3J C.A、B 碰撞后的速度 v=3m/s D.A、B 滑上圆弧轨道的最大高度 h=0.45m 12.如图所示;与轻弹簧相连的物体 A 停放在光滑的水平面上.物体 B 沿水平方向向右运动, 跟与 A 相连的轻弹簧相碰。在 B 跟弹簧相碰后,对于 A、B 和轻弹簧组成的系统,下列说法中 正确的是( )A.弹簧压缩量最大时,A、B 的速度相同 B.弹簧压缩量最大时,A、B 的动能之和最大 C.弹簧被压缩的过程中系统的总动量不断减小 D.物体 A 的速度最大时,弹簧的弹性势能为零 三、计算题三、计算题 13.一轻质弹簧,两端连接两滑块 A 和 B,已知 mA=0.99kg , mB=3kg,

8、放在光滑水平桌面上,开 始时弹簧处于原长。现滑块 A 被水平飞来的质量为 mc=10g,速度为 400m/s 的子弹击中,且 没有穿出,如图所示,试求:（1）.子弹击中 A 的瞬间 A 和 B 的速度 （2）.以后运动过程中弹簧的最大弹性势能 （3）.B 可获得的最大动能 14.如图所示,一水平轻弹簧一端与滑块 B 相连,另一端与滑块 C 接触但未连接,B、 C 均静 止在光滑水平桌面上。现有一滑块从光滑曲面上距水平桌面 h=1.8m 高处由静止开始滑下, 与滑块 B 发生碰撞并粘在一起,压缩弹簧推动滑块 C 向前运动。己知 A、B、C 的质量分别是 mA= 2kg、mB= 4kg、mC=6k

9、g,重力加速度 g 取 10m/s2。 （1）.A、B 两滑块碰撞结束瞬间速度的大小; （2）.弹簧的最大弹性势能; （3）.滑块 C 最后的速度大小515.如图所示,一质量为 3m 的足够长木板放在光滑水平地面上,在其右端放一质量为 m 的小 木块.现给它们大小均为 v0、方向相反的初速度,使木块开始向左运动,木板开始向右运动. 当木块速度为零的瞬间,有一颗质量为 m 的子弹以 12v0的速度水平向左射进木块,并留在其 中,重力加速度为 g.（1）.求木块速度为零时,木板的速度大小 . （2）.若木块与木板间的动摩擦因数为 ,求子弹射入后木块在木板上滑过的距离 L.6参考答案参考答案 一、单

10、选题一、单选题 1.答案：D解析：下降过程为自由落体运动,触地时两球速度相同, 2vgh,2m碰撞地之后,速度瞬间反向,大小相等,选1m与2m碰撞过程为研究过程,碰撞前、后动量守恒,设碰后1m、2m速度大小分别为1v、2v,选向上方向为正方向,则: 211 122m vmvmvm v由机械能守恒定律得: 222 121 122111 222mmvmvm v.且213mm,联立解得: 12 2vgh,20v 反弹后高度为: 2 142vHhg.故选 D.2.答案：D解析：设每个球的质量均为m,碰前系统总动量4AABBPm vm vm,碰前的总机械能22112022AABBEm vm vm .A、

11、碰后总动量4Pm ,总机械能20Em ,动量守恒,机械能守恒,故 A 可能实现; B、碰后总动量4Pm ,总机械能4Em ,动量守恒,机械能不增加,故 B 可能实现; C、碰后总动量4Pm ,总机械能5Em ,动量守恒,机械能不增加,故 C 可能实现; D、碰后总动量4Pm ,总机械能39Em ,动量守恒,机械能增加,违反能量守恒定律, 故 D 不可能实现; 故选 D. 3.答案：B解析：若碰撞后粘在一起,则Q、P一起运动,不反弹,A 错 B 对;若碰撞后Q的速度为零,则P的动量等于Q碰前的动量,由于Mm,所以2222PP mM,机械能有损失,这种情况有可能发生;若碰撞会分离后不可能再相遇,故

12、 CD 错误。 4.答案：B解析：A与B碰撞过程动量守恒,有()AABBABm vmmv所以2/ .2A ABvvm s当弹簧被压缩至最短时, A、B的动能完全转化成弹簧的弹性势能,所以21()8 .2pABABEmmvJ5.答案：C解析：设A球以速度v水平射向静止的B球,碰撞后两物体粘在一起运动的速度为 v,有: 2mvmv,2211222mvmvE,解得: 2Evm.选项 C 正确.6.答案：C7解析：本题中的物理过程比较复杂,所以应将过程细化、分段处理. A球由释放到摆到最低点的过程做的是圆周运动,应用动能定理可求出末速度2 11,2mghmv所以12 5vh,A、B的碰撞过程符合动量守

13、恒: 12mvmm v,所以22 5vh对A、B粘在一起共同上摆的过程应用机械能守恒,2 21,24hmm vmm gh h。7.答案：D解析：设子弹的初速度为V,射入木块后子弹与木块共同的速度为v,木块的质量为M,子弹的质量为m.根据动量守恒定律得: mVMm v得, mVvmM木块获得的动能为222 2 21 22()2()kMm VMmVmEMvMmMmMm系统产生的内能为2 2211()222()MmVQmVMm vMm可得 50kMmQEJm,当70QJ时,可得:2:5M m ,因已知木块质量大于子弹质量,故选项 C 错误;当120QJ时,可得:7:5M m ,因已知木块质量大于子弹

14、质量,故选项 D 正确;故选 D.8.答案：C解析：由机械能守恒定律2 01 2PPm ghm v,解得P球与滑块Q碰撞前的速度为024/vghm s,选项 A 错误;P球与滑块Q碰撞前的动量为108/Ppm vkg m s,选项 B 错误;当轻弹簧压缩至最短时,P球与滑块Q速度相同,由动量守恒定律0PPQm vmmv,解得碰撞后轻弹簧压缩至最短时二者的速度是2 /vm s,选项 C 正确; 由能量守恒定律,当轻弹簧压缩至最短时其弹性势能为 22 011822PPPQEm vmmvJ选项 D 错误.9.答案：C 二、多选题二、多选题 10.答案：AC 解析：光滑水平面上大小相同A、B两球在发生

15、碰撞,规定向右为正方向,由动量守恒定律可得:ABPP ,由于碰后A球的动量增量为负值,所以右边不可能是A球的,若是A球8则动量的增量应该是正值,因此碰后A球的动量为 2/kg m s,所以碰后B球的动量是增加的,为 10/kg m s.由于两球质量关系为2BAmm,那么碰撞后A、B两球速度大小之比2:5,所以选项 AC 正确,B 错误;设A的质量为m,则B的质量为 2m;根据22kpEm,碰前动能:2216627 22 2kEmmm;碰后动能:22221027 22 2kEmmm,则两球发生的是弹性碰撞,选项 D 错误;故选 AC.该题考查动量守恒定律,注意动量表达式中的方向性是解答该题的 关

16、键.在判断 AB 选项时,也可以通过比较速度的大小来判断;弹性碰撞中动量和动能都是守 恒的. 11.答案：BCD 12.答案：AD 三、计算题三、计算题 13.答案：（1）.子弹击中滑块 A 的过程,子弹与滑块 A 组成的系统动量守恒 mCv0=(mC+mA)v0 04/ ,0c AAb cAm vM vvm s vmm（2）.对子弹、滑块 A、B 和弹簧组成的系统,A、B 速度相等时弹性势能最大。根据动量守恒定律和功能关系可得: 0()CCABm vmmmv01CCABmvvmmm/m s2211()()622pcAAcABEmmvmmmvJ（3）.设 B 动能最大时的速度为vB,A 的速度

17、为vA,则()()CAACAABBmmvmmvm v222111()()222CAACAABBmmvmmvm v解得: 2()2()CA Ba caBmmvvmmm/m sB 获得的最大动能2162KBBBEm vJ14.答案：（1）. 滑块 A 下滑过程满足机械能守恒定律, 2 11 2AAm ghm v A、B 碰撞过程中 A、B 组成的系统动量守恒,设碰后瞬间 A、B 的共同速度为 v2,则有12()AABm vmmv由此可求出: 22/vm s （2）.A、B 两滑块碰后一起压缩弹簧做减速运动,C 滑块做加速运动,弹簧的弹性势能增加,9当 A、B、C 速度相等(设为 v)时,弹性势能达

18、最大值 Epm,由动量守恒定律有2()()AbABCmm vmmmv由机械能守恒定律有22 2C11()()22PmABABEmmvmmmv代入数据求得: 6pmEJ（3）.弹簧恢复自然长度时,滑块C脱离弹簧,设此时A、B的速度为v3,滑块C的速度为 v,则由动量守恒定律有2 23()()ABABccmmvmmvm v联立求解可知,C 最后的速度为2/Cvm s解析：15.答案：（1）.木块与木板动量守恒,设向右为正方向: 0033mvmvmv解得: 02 3vv （2）子弹射进木块过程,子弹与木块动量守恒,设它们共同速度为 v1,设向左为正方向m(12v0)=(m+m)v1 子弹入射后,子弹、木块和木板三者组成的系统动量守恒,最终达到相同速度 v2(m+m)v1-3mv=(m+m+3m)v2 由能量守恒定律,有: 22 12112322mgLmm vmmm v解得: 2 040 3vLg