（江浙選考1）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十五章 動量守恒定律 考點(diǎn)強(qiáng)化練35 碰撞與反沖運(yùn)動

考點(diǎn)強(qiáng)化練35碰撞與反沖運(yùn)動1.兩個(gè)帶正電的不同重離子被加速后,沿同一條直線相向運(yùn)動而發(fā)生猛烈碰撞。為了使碰撞前的動能盡可能多地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,關(guān)鍵是設(shè)法使這兩個(gè)重離子在碰撞前的瞬間具有相同大小的()A.速率B.質(zhì)量C.動量D.動能2.如圖所示,物體A靜止在光滑的水平面上,A的左邊固定有輕質(zhì)彈簧,與A質(zhì)量相同的物體B以速度v向A運(yùn)動并與彈簧發(fā)生碰撞,A、B始終沿同一直線運(yùn)動,則A、B組成的系統(tǒng)動能損失最大的時(shí)刻是()A.A開始運(yùn)動時(shí)B.A的速度等于v時(shí)C.B的速度等于零時(shí)D.A和B的速度相等時(shí)3.(多選)在光滑水平面上動能為E0、動量大小為p0的小鋼球1與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞,碰撞前、后球1的運(yùn)動方向相反,將碰后球1的動能和動量大小分別記為E1、p1,球2的動能和動量大小分別記為E2、p2,則必有()A.E1<E0B.p1<p0C.E2>E0D.p2<p04.(多選)如圖所示,在質(zhì)量為M的小車中掛著一單擺,擺球質(zhì)量為m0,小車和單擺以恒定的速度v沿光滑水平地面運(yùn)動,與位于正前方的質(zhì)量為m的靜止木塊發(fā)生碰撞,碰撞的時(shí)間極短。在碰撞過程中,下列情況可能發(fā)生的是()A.小車、木塊、擺球的速度都發(fā)生變化,分別變?yōu)関1、v2、v3,滿足(M+m0)v=Mv1+mv2+m0v3B.擺球的速度不變,小車和木塊的速度變?yōu)関1和v2,滿足Mv=Mv1+mv2C.擺球的速度不變,小車和木塊的速度都變?yōu)閡,滿足Mv=(M+m)uD.小車和擺球的速度都變?yōu)関1,木塊的速度變?yōu)関2,滿足(M+m0)v=(M+m0)v1+mv25.(多選)如圖所示,在光滑的水平面上放著質(zhì)量相等的兩個(gè)物塊,乙上系有一個(gè)水平輕質(zhì)彈簧,開始物塊乙靜止,某一時(shí)刻物塊甲以速度v向乙運(yùn)動并壓縮彈簧到彈簧最短,關(guān)于這一過程以下說法正確的是()A.當(dāng)彈簧壓縮量最大時(shí),兩者速度一定相同B.當(dāng)彈簧壓縮量最大時(shí),甲物塊速度為零C.甲物塊動能的減小量等于乙物塊動能的增加量D.甲物塊動量的減小量和乙物塊動量的增加量大小相等6.如圖所示,自動火炮連同炮彈的總質(zhì)量為M,當(dāng)炮管水平,火炮車在水平路面上以v1的速度向右勻速行駛中,發(fā)射一枚質(zhì)量為m的炮彈后,自動火炮的速度變?yōu)関2,仍向右行駛,則炮彈相對炮筒的發(fā)射速度v0為()A.B.C.D.7.某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動量守恒定律。圖中PQ是斜槽,QR為水平槽。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡。重復(fù)上述操作10次,得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖甲中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)。B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對齊。(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為 cm。 (2)以下關(guān)于本次實(shí)驗(yàn)的說法,正確的有()A.斜槽的末端必須水平B.A、B兩球的半徑必須相等C.A、B兩球必須用同種材料制成D.A球和B球的質(zhì)量可以不用測量8.如圖所示,質(zhì)量均為m的小車與木箱緊挨著靜止在光滑的水平冰面上,質(zhì)量為2m的小明同學(xué)站在小車上用力向右迅速推出木箱后,木箱相對于冰面運(yùn)動的速度大小為v,木箱與右側(cè)豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞,反彈后被小明接住,求整個(gè)過程中小明對木箱做的功。9.質(zhì)量分別為3m和m的兩個(gè)物體,用一根細(xì)繩相連,中間夾著一根被壓縮的輕彈簧,在光滑的水平面上以速度v0勻速運(yùn)動。某時(shí)刻剪斷細(xì)繩,質(zhì)量為m的物體離開彈簧時(shí)速度變?yōu)関=2v0,如圖所示。則在這一過程中彈簧做的功和兩物體之間轉(zhuǎn)移的動能分別是()A.B.mC.D.10.(多選)如圖所示,一質(zhì)量為0.5 kg的一塊橡皮泥自距小車上表面1.25 m高處由靜止下落,恰好落入質(zhì)量為2 kg、速度為2.5 m/s沿光滑水平地面運(yùn)動的小車上,并與小車一起沿水平地面運(yùn)動,g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()A.橡皮泥下落的時(shí)間為0.3 sB.橡皮泥與小車一起在水平地面上運(yùn)動的速度大小為2 m/sC.橡皮泥落入小車的過程中,橡皮泥與小車組成的系統(tǒng)動量守恒D.整個(gè)過程中,橡皮泥與小車組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能為7.5 J11.3個(gè)質(zhì)量分別為m1、m2、m3的小球,半徑相同,并排懸掛在長度相同的3根豎直繩上,彼此恰好相互接觸?，F(xiàn)把質(zhì)量為m1的小球拉開一些,如圖中虛線所示,然后釋放,經(jīng)球1與球2、球2與球3相碰之后,3個(gè)球的動量相等。若各球間碰撞時(shí)均為彈性碰撞,且碰撞時(shí)間極短,不計(jì)空氣阻力,則m1m2m3為()A.631B.231C.211D.32112.(2018浙江杭州預(yù)測)如圖為驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)中選取兩個(gè)半徑相同、質(zhì)量不等的小球,按下面步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn):用天平測出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m1和m2;安裝實(shí)驗(yàn)裝置,將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端切線水平,再將一斜面BC連接在斜槽末端;先不放小球m2,讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放,標(biāo)記小球在斜面上的落點(diǎn)位置P;將小球m2放在斜槽末端B處,仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放,兩球發(fā)生碰撞,分別標(biāo)記小球m1、m2在斜面上的落點(diǎn)位置;用毫米刻度尺測出各落點(diǎn)位置到斜槽末端B的距離。圖中M、P、N點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)過程中記下的小球在斜面上的三個(gè)落點(diǎn)位置,從M、P、N到B點(diǎn)的距離分別為sM、sP、sN。依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,請回答下面問題:(1)兩小球的質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿足m1m2(選填“>”“=”或“<”)。 (2)若進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以下所提供的測量工具中必需的是。 A.刻度尺B.游標(biāo)卡尺C.天平D.彈簧測力計(jì)E.秒表(3)用實(shí)驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)來表示,只要滿足關(guān)系式,就能說明兩球碰撞前后動量是守恒的。 13.近年春節(jié)期間,全國許多大中城市將燃放煙花爆竹禁放改為限放,增加了節(jié)日氣氛。假設(shè)一質(zhì)量為m的煙花從地面上A點(diǎn)以速度v豎直上升到最大高度處炸裂為質(zhì)量相等的兩塊,沿水平方向向相反兩個(gè)方向飛出,假設(shè)其中一塊落在距A點(diǎn)距離為s處,不計(jì)空氣阻力及消耗的炸藥質(zhì)量,煙花炸裂時(shí)消耗的化學(xué)能80%轉(zhuǎn)化為動能。求:(1)煙花上升的最大高度;(2)煙花炸裂后的一塊水平飛出時(shí)的速度大小;(3)煙花炸裂時(shí)消耗的化學(xué)能。14.如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的玩具蛙,蹲在質(zhì)量為M的小車的細(xì)桿上,小車放在光滑的水平桌面上,若車長為L,細(xì)桿高為h,且位于小車的中點(diǎn),試求:當(dāng)玩具蛙最小以多大的水平速度v跳出,才能落到桌面上。考點(diǎn)強(qiáng)化練35碰撞與反沖運(yùn)動1.C盡量減小碰后粒子的動能,才能增大內(nèi)能,所以設(shè)法使這兩個(gè)重離子在碰撞前的瞬間具有相同大小的動量,C正確。2.D對A、B組成的系統(tǒng)由于水平面光滑,所以動量守恒。而對A、B、彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,即A、B動能與彈簧彈性勢能之和為定值。當(dāng)A、B速度相等時(shí),可類似于A、B的完全非彈性碰撞,A、B總動能損失最多,此時(shí)彈簧形變量最大,彈性勢能最大。3.AB由題意知,碰撞后兩球均有速度,由碰撞過程中總動能不增加可知,E1<E0,E2<E0,p1<p0,否則,就違反了能量守恒定律,故A、B正確,C錯(cuò)誤;根據(jù)動量守恒定律得p0=p2-p1,得p2=p0+p1,可見,p2>p0,故D錯(cuò)誤。4.BC碰撞的瞬間小車和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒,擺球的速度在瞬間不變,以球的初速度方向?yàn)檎较?若碰后小車和木塊的速度變v1和v2,由動量守恒定律得:Mv=Mv1+mv2,若碰后小車和木塊速度相同,小車和木塊的速度都變?yōu)閡,由動量守恒定律得:Mv=(M+m)u,故BC正確,AD錯(cuò)誤。5.AD當(dāng)彈簧壓縮到最短長度時(shí),甲乙具有相同的速度,彈簧的勢能最大,甲的速度不為零,故A正確,B錯(cuò)誤;在壓縮彈簧的過程中,物塊的一部分分動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,所以甲物塊動能的減少量等于乙物塊增加的動能以及彈簧增加的彈性勢能的和,故C錯(cuò)誤;在碰撞的過程中兩個(gè)物體以及彈簧組成的系統(tǒng)在水平方向的動量守恒,所以甲物體動量的減小量和乙物體動量的增加量大小相等,故D正確。6.B炮彈相對地面的速度為v0+v2。由動量守恒得Mv1=(M-m)v2+m(v0+v2),得v0=。7.答案 (1)64.7(2)AB解析 (1)碰撞后b球的水平射程落點(diǎn)如圖2所示,取所有落點(diǎn)中靠近中間的點(diǎn)讀數(shù),即可取一個(gè)最小的圓的圓心,約為64.7 cm;(2)斜槽的末端必須水平,才能保證兩個(gè)小球離開斜槽后做平拋運(yùn)動。所以A選項(xiàng)是正確的;為使兩球發(fā)生對心正碰,兩球半徑必須相等,所以B選項(xiàng)是正確的;為防止碰撞后入射球反彈,入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量,為使兩球發(fā)生正碰,兩球半徑應(yīng)相等,則兩球的材料應(yīng)不同,故C錯(cuò)誤;如果碰撞過程中動量守恒,則:mav0=mav1+mbv2,實(shí)驗(yàn)需要測出兩球的質(zhì)量,故D錯(cuò)誤;所以AB選項(xiàng)是正確的。8.答案 mv2解析 規(guī)定向左為正方向,由動量守恒定律可得:推出木箱的過程中,(m+2m)v1-mv=0,接住木箱的過程中,mv+(m+2m)v1=(m+m+2m)v2,小明對木箱做功為W,則W=,代入數(shù)據(jù)解得:W=mv2。9.D設(shè)質(zhì)量為3m的物體離開彈簧時(shí)的速度為v',根據(jù)動量守恒定律,則有:(3m+m)v0=m·2v0+3mv'解得:v'=v0根據(jù)動能定理,彈簧對兩個(gè)物體做的功分別為:W1=m(2v0)2-W2=×3m(v0)2-×3m=-所以彈簧做的總功:W=W1+W2=質(zhì)量為m的物體動能的增量為:m(2v0)2-此過程中彈簧的彈性勢能的減小量為彈簧彈力做的功即為由機(jī)械能守恒可知,兩物體之間轉(zhuǎn)移的動能為:。10.BD橡皮泥下落的時(shí)間為:t= s=0.5 s。故A錯(cuò)誤;橡皮泥與小車在水平方向的動量守恒,選取向右為正方向,則有:m1v0=(m1+m2)v,所以共同速度為:v= m/s=2 m/s,故B正確;橡皮泥落入小車的過程中,橡皮泥與小車組成的系統(tǒng)在水平方向的動量守恒,但豎直方向的動量不守恒。故C錯(cuò)誤;在整個(gè)的過程中,系統(tǒng)損失的機(jī)械能等于橡皮泥的重力勢能與二者損失的動能,得:E=m2gh+m1(m1+m2)v2,代入數(shù)據(jù)可得:E=7.5 J。故D正確。故選BD。11.A因?yàn)楦髑蜷g發(fā)生的碰撞是彈性碰撞,則碰撞過程機(jī)械能守恒,動量守恒。因碰撞后三個(gè)小球的動量相等設(shè)為p,則總動量為3p。由機(jī)械能守恒得,即,代入四個(gè)選項(xiàng)的質(zhì)量比值關(guān)系,只有A項(xiàng)符合,故選A。12.答案 (1)>(2)AC(3)m1=m1+m2解析 (1)為了防止入射球碰后反彈,一定要保證入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量,即m1>m2。(2)要驗(yàn)證動量守恒定律,需測量小球的質(zhì)量和三個(gè)落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離。故提供的測量工具中必需的是AC。(3)碰撞前,小球m1落在圖中的P點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v1。小球m1、m2發(fā)生碰撞后,m1的落點(diǎn)在圖中的M點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v1',m2的落點(diǎn)在圖中的N點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v2'。設(shè)斜面與水平間的傾角為,由平拋運(yùn)動規(guī)律得:sMsin =gt2、sMcos =v1't解得:v1'=同理可得:v1=、v2'=只要滿足m1v1+0=m1v1'+m2v2'即m1=m1+m2,就可以說明兩球碰撞前后動量是守恒的。13.答案 (1)(2)(3)解析 (1)由豎直上拋公式得煙花上升的最大高度h=。(2)設(shè)煙花炸裂后的一塊水平飛出時(shí)的速度大小為v1,由平拋運(yùn)動規(guī)律得s=v1t,h=gt2,解得v1=。(3)煙花炸裂后兩塊在水平方向動量守恒,v1-v2=0,解得另一塊的速度為v2=v1。由能量守恒定律得煙花炸裂時(shí)消耗的化學(xué)能E=。14.答案 解析蛙跳出后做平拋運(yùn)動,到達(dá)小車上表面的運(yùn)動時(shí)間為t=,蛙與車水平方向動量守恒,可知mx=M(-x),蛙要能落到桌面上,其最小水平速度為v=,上面三式聯(lián)立求得v=。6