高中物理选择性必修第一册课后习题 第一章 5.碰撞 (2).docVIP

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5.碰撞

课后训练巩固提升

基础巩固

1.下列关于碰撞的理解正确的是()

A.碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程

B.在碰撞现象中,一般内力都远大于外力,所以可以认为碰撞时系统的动能守恒

C.如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫作非弹性碰撞

D.微观粒子的相互作用由于不发生直接接触,所以不能称其为碰撞

答案A

解析碰撞是十分普遍的现象,它是相对运动的物体相遇时发生的一种现象,一般内力远大于外力,系统动量守恒,非弹性碰撞中动能不守恒。如果碰撞中机械能守恒,就叫作弹性碰撞。微观粒子的相互作用同样具有短时间内发生强大内力作用的特点,所以仍然是碰撞,故A正确。

2.(多选)如图所示,两个物体1和2在光滑水平面上以相同动能相向运动,它们的质量分别为m1和m2,且m1m2,经一段时间两物体相碰撞并粘在一起,碰撞后()

A.两物体将向左运动

B.两物体将向右运动

C.两物体组成的系统损失能量最小

D.两物体组成的系统损失能量最大

答案AD

解析物体的动量p=2mEk,已知两物体动能Ek相等,m1m2,则p1p

3.如图所示,在光滑的水平面上放有两个小球A和B,其质量mAmB,B球上固定一轻质弹簧,若将A球以速率v去碰撞静止的B球,下列说法正确的是()

A.当弹簧压缩量最大时,两球速率都最小

B.当弹簧恢复原长时,B球速率最大

C.当A球速率为零时,B球速率最大

D.当B球速率最大时,弹簧弹性势能不为零

答案B

解析分析小球的运动过程:A球与弹簧接触后,弹簧被压缩,弹簧对A球产生向左的弹力,对B球产生向右的弹力,A球做减速运动,B球做加速运动,当B球的速度等于A球的速度时弹簧压缩量最大,此后A球速度继续减小,B球速度继续增大,弹簧压缩量减小,当弹簧第一次恢复原长时,B球速率最大。由以上分析可知,当弹簧压缩量最大时,A球速率没有达到最小值,故A错误;弹簧被压缩后,B球的速度一直在增大,当弹簧恢复原长时,B球速率达到最大值,故B正确;由于mAmB,A球的速度变化比B球的快,A球的速度是0时,弹簧仍然处于压缩状态,B球的速率没有达到最大,故C错误;当弹簧恢复原长时,B球速率达到最大值,所以此时弹簧的弹性势能是零,故D错误。

4.如图所示,一个质量为m的物块A与另一个质量为2m的物块B发生正碰,碰后物块B刚好能落入正前方的沙坑中。假如碰撞过程中无机械能损失,已知物块B与地面间的动摩擦因数为0.2,与沙坑的距离为1m,g取10m/s2,物块可视为质点。则A碰撞前瞬间的速度为 ()

A.0.5m/s B.1.0m/s

C.2.0m/s D.3.0m/s

答案D

解析碰撞后B做匀减速运动,由动能定理得

-μ·2mgv2

代入数据得v=2μgx=2×0.2×10×1m/s=2m/s。A与B碰撞的过程中A与B组成的系统在水平方向的动量守恒,选取向右为正方向,则mv

由于碰撞过程中没有机械能的损失,则12mv0

联立可得v0=3.0m/s,故A、B、C错误,D正确。

5.如图所示,光滑平台上有两个刚性小球A和B,质量分别为2m和3m,小球A以速度v0向右运动并与静止的小球B发生碰撞(碰撞过程中不损失机械能),小球B飞出平台后经时间t刚好掉入装有沙子向左运动的小车中,小车与沙子的总质量为m,速度为2v0,小车行驶的路面近似看作是光滑的,求:

(1)碰撞后小球A和小球B的速度大小;

(2)小球B掉入小车后的速度大小。

答案(1)15v045v0(2)1

解析(1)小球A与小球B碰撞过程中,小球A和小球B组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得

mAv0=mAv1+mBv2

碰撞过程中系统机械能守恒,有

12mAv02=12

解得v1=-15v0,v2=45v

(2)小球B掉入小车的过程中,小球B和小车组成的系统水平方向动量守恒,由动量守恒定律得mBv2-m车v3=(mB+m车)v3

解得v3=110v0

能力提升

1.如图所示,连接有轻弹簧的物块a静止于光滑水平面上,物块b以一定初速度向左运动。下列关于a、b两物块的动量p随时间t的变化关系图像,不合理的是()

答案A

解析物块b与弹簧相互作用的过程中,弹簧先被压缩后恢复原长,弹力先逐渐增大后逐渐减小,两物体的加速度先增大后减小,p-t图像的斜率先增大后减小,A选项不合理;物块b与弹簧接触后,压缩弹簧,b做减速运动,a做加速运动,且在运动过程中系统的动量守恒,如果b的质量较小,可能出现b反弹的现象,B选项合理;物块a、b质量相等,则可以出现符合C选项的运动过程,C选项合理;物块a的质量很小,可能出现符合D选项的运动过程,D选项合理。

2.如图所示,质量相等的五个物块