新教材同步系列2024春高中物理課時(shí)分層作業(yè)3彈性碰撞與非彈性碰撞自然界中的守恒定律粵教版選擇性必修第一冊(cè)

課時(shí)分層作業(yè)(三)彈性碰撞與非彈性碰撞自然界中的守恒定律考點(diǎn)一碰撞過(guò)程的特點(diǎn)1．如圖所示，甲、乙兩物體在光滑水平面上沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)，甲、乙物體的速度大小分別為3m/s和1m/s；碰撞后甲、乙兩物體都反向運(yùn)動(dòng)，速度大小均為2m/s，則甲、乙兩物體質(zhì)量之比為()A．2∶3 B．2∶5C．3∶5 D．5∶32．A、B兩物體發(fā)生正碰，碰撞前后物體A、B都在同一直線上運(yùn)動(dòng)，其位移－時(shí)間圖像如圖所示．由圖可知，物體A、B的質(zhì)量之比為()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶13．如圖所示，光滑水平面上P物體與一個(gè)連著彈簧的Q物體正碰，正碰后P物體靜止，Q物體以P物體碰前的速度v離開．彈簧質(zhì)量忽略不計(jì)，那么當(dāng)彈簧被壓縮至最短時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．P的速度恰好為零B．P與Q具有相同的速度C．Q剛開始運(yùn)動(dòng)D．Q的速度等于v考點(diǎn)二碰撞的判斷和碰撞模型4．(多選)質(zhì)量為1kg的小球以4m/s的速度與質(zhì)量為2kg的靜止小球正碰，關(guān)于碰后的速度v1′和v2′，下列結(jié)果可能正確的有()A．v1′＝v2′＝43B．v1′＝3m/s，v2′＝0.5m/sC．v1′＝1m/s，v2′＝3m/sD．v1′＝－1m/s，v2′＝2.5m/s5．(多選)在一條直線上相向運(yùn)動(dòng)的甲、乙兩個(gè)小球，它們的動(dòng)能相等，已知甲球的質(zhì)量大于乙球的質(zhì)量，它們正碰后可能發(fā)生的情況是()A．甲球停下，乙球反向運(yùn)動(dòng)B．甲球反向運(yùn)動(dòng)，乙球停下C．甲、乙兩球都反向運(yùn)動(dòng)D．甲、乙兩球都反向運(yùn)動(dòng)，且動(dòng)能仍相等6．質(zhì)量為ma＝1kg，mb＝2kg的小球在光滑的水平面上發(fā)生碰撞，碰撞前后兩球的位移—時(shí)間圖像如圖所示，則可知碰撞屬于()A．彈性碰撞B．非彈性碰撞C．完全非彈性碰撞D．條件不足，不能判斷7．(多選)質(zhì)量為M的物塊以速度v運(yùn)動(dòng)，與質(zhì)量為m的靜止物塊發(fā)生正碰，碰撞后二者的動(dòng)量正好相等．二者質(zhì)量之比Mm可能為(A．2B．3C．4D．5考點(diǎn)三碰撞綜合應(yīng)用8．(2022·重慶巴蜀中學(xué)高二階段練習(xí))甲、乙兩人穿著同款充氣“防護(hù)服”出來(lái)散步，由于兩人初次穿充氣服，走起路來(lái)有些控制不好平衡，所以兩人在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生了一維直線碰撞．若甲的質(zhì)量為m，乙的質(zhì)量為3m，且以相同的速率v在光滑水平面上發(fā)生相向碰撞，碰撞后乙靜止不動(dòng)，則這次碰撞()A．屬于完全非彈性碰撞B．屬于彈性碰撞C．總動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．碰撞后甲的速度大小為4v9．(多選)(2022·北京市第一〇一中學(xué)懷柔分校高三階段練習(xí))如圖甲所示，兩小球a、b在足夠長(zhǎng)的光滑水平面上發(fā)生正碰．小球a、b質(zhì)量分別為m1和m2，且m1＝200g．取水平向右為正方向，兩小球碰撞前后位移隨時(shí)間變化的x-t圖像如圖乙所示．下列說(shuō)法正確的是()A．碰撞前球a做加速運(yùn)動(dòng)，球b做勻速運(yùn)動(dòng)B．碰撞后球a做勻速運(yùn)動(dòng)，球b做勻速運(yùn)動(dòng)C．碰撞前后兩小球的機(jī)械能總量減小D．碰撞前后兩小球的機(jī)械能總量不變10．(多選)如圖甲所示，在光滑水平面上，輕質(zhì)彈簧右端固定，物體A以速度v0向右運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，測(cè)得彈簧的最大壓縮量為x；現(xiàn)讓彈簧右端連接另一質(zhì)量為m的物體B(如圖乙所示)，物體A以2v0的速度向右壓縮彈簧，測(cè)得彈簧的最大壓縮量仍為x，則()A．物體A的質(zhì)量為3mB．物體A的質(zhì)量為2mC．彈簧壓縮量最大時(shí)的彈性勢(shì)能為3D．彈簧壓縮量最大時(shí)的彈性勢(shì)能為mv11．(2022·江蘇海安市立發(fā)中學(xué)高三期中)如圖所示，用長(zhǎng)為l＝0.4m的細(xì)線將質(zhì)量為M＝0.03kg的小木塊懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為m＝0.01kg的子彈以水平初速度擊中木塊并留在其中，小木塊恰能運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的正上方，取重力加速度g＝10m/s2．試求：(1)子彈剛擊中木塊時(shí)，細(xì)線中的張力F；(2)子彈擊中木塊的過(guò)程中損失的動(dòng)能ΔEk．12．(2022·山東師范大學(xué)附中高二期中)如圖所示，在光滑水平面上，滑塊C的質(zhì)量mC＝2kg，滑塊A的質(zhì)量mA＝3kg，滑塊B質(zhì)量mB＝3kg．開始時(shí)A、B靜止，C以初速度v0＝10m/s的速度沖向A，與A發(fā)生彈性碰撞，碰撞后A繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，與B發(fā)生碰撞并粘在一起．求：(1)C與A碰撞后A的速度大小為多少；(2)A與B碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能．13．(2022·江蘇省鄭梁梅高級(jí)中學(xué)高二階段練習(xí))如圖所示，粗糙的水平面連接一個(gè)豎直平面內(nèi)的半圓形光滑軌道，其半徑為R＝0.1m，半圓形軌道的底端放置一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1kg的小球B，水平面上有一個(gè)質(zhì)量為M＝0.3kg的小球A以初速度v0＝5.0m/s開始向著小球B滑動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝0.80s與B發(fā)生彈性碰撞．設(shè)兩小球均可以看作質(zhì)點(diǎn)，它們的碰撞時(shí)間極短，且已知小球A與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，求：(1)兩小球碰前A的速度；(2)兩小球碰撞后A、B的速度大??；(3)通過(guò)計(jì)算判斷A、B碰撞后B是否可以到達(dá)C點(diǎn)．課時(shí)分層作業(yè)(三)彈性碰撞與非彈性碰撞自然界中的守恒定律12345678910CCBADACAABBBDACA組基礎(chǔ)鞏固練1．C[選取碰撞前甲物體的速度方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律有m甲v1－m乙v2＝－m甲v′1＋m乙v′2，代入數(shù)據(jù)，可得m甲∶m乙＝3∶5，故C正確．]2．C[由題圖知碰前vA＝4m/s，vB＝0.碰后vA′＝vB′＝1m/s，由動(dòng)量守恒可知mAvA＋0＝mAvA′＋mBvB′，解得mB＝3mA.故C正確．]3．B[由題意知，P、Q交換速度，因此P、Q質(zhì)量相同．P物體接觸彈簧后，在彈簧彈力的作用下，P做減速運(yùn)動(dòng)，Q做加速運(yùn)動(dòng)，P、Q間的距離減小，當(dāng)P、Q兩物體速度相等時(shí)，彈簧被壓縮到最短，所以B正確，A、C錯(cuò)誤；由于作用過(guò)程中動(dòng)量守恒，設(shè)速度相等時(shí)速度為v′，則mv＝(m＋m)v′，所以彈簧被壓縮至最短時(shí)，P、Q的速度v′＝v2，故D錯(cuò)誤．4．AD[由碰撞前、后總動(dòng)量守恒m1v1＝m1v1′＋m2v2′和能量不增加Ek≥Ek1＋Ek2′驗(yàn)證A、B、D三項(xiàng)皆有可能；但B項(xiàng)碰后后面小球的速度大于前面小球的速度，會(huì)發(fā)生第二次碰撞，不符合實(shí)際，所以A、D兩項(xiàng)有可能．]5．AC[由p2＝2mEk知，甲球的動(dòng)量大于乙球的動(dòng)量，所以總動(dòng)量的方向應(yīng)為甲球的初動(dòng)量的方向，可以判斷A、C正確．]6．A[由s-t圖像知，碰撞前va＝3m/s，vb＝0，碰撞后va′＝－1m/s，vb′＝2m/s，碰撞前動(dòng)能為12mava2＋12mbvb2＝92J，碰撞后動(dòng)能為12mava'2＋12mbvb'2＝92J，故動(dòng)能守恒，碰撞前的動(dòng)量mav7．AB[設(shè)碰撞后兩物塊的動(dòng)量都為p，則系統(tǒng)的總動(dòng)量為2p.由p2＝2mEk可得碰撞前的總動(dòng)能為Ek1＝2p22M，碰撞后的總動(dòng)能為Ek2＝p22m+p22M.根據(jù)碰撞前后的動(dòng)能關(guān)系可得48．B[設(shè)碰撞后甲的速度為v′，以乙的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律可得3mv－mv＝mv′，故碰后甲的速度為v′＝2v，D錯(cuò)誤；碰前甲、乙的總動(dòng)能為Ek＝12×3mv2+12mv2＝2mv2，碰后甲、乙的總動(dòng)能為E′k＝12mv′2＝29．BD[由圖可知，碰撞前球a做勻速運(yùn)動(dòng)，球b靜止；碰撞后球a做反向勻速運(yùn)動(dòng)，球b做正向勻速運(yùn)動(dòng)，B正確，A錯(cuò)誤；由圖可知碰撞前va＝4m/s，vb＝0，碰撞后va′＝－2m/s，vb′＝2m/s，由動(dòng)量守恒定律可知m1va＝m1va′＋m2vb′，代入數(shù)據(jù)得m2＝0.6kg，碰撞前的機(jī)械能Ek＝12m1va2＝1.6J，碰撞后的機(jī)械能Ek′＝12m1va′2＋12m2vb′2B組能力提升練10．AC[對(duì)甲圖，設(shè)物體A的質(zhì)量為mA，由機(jī)械能守恒得，彈簧壓縮量為x時(shí)彈性勢(shì)能Ep＝12mAv02；對(duì)乙圖，AB組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，彈簧壓縮量最大時(shí)，A、B速度相等，有mA·2v0＝(mA＋m)v，由機(jī)械的守恒得Ep＝12mA(2v0)2－12(mA＋m)v2，聯(lián)立解得mA＝3m，Ep11．解析：(1)設(shè)子彈擊中木塊時(shí)木塊的速度為v1，木塊在最高點(diǎn)的速度為v2，則最高點(diǎn)時(shí)(M＋m)g＝M+m小木塊從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)由動(dòng)能定理得－(M＋m)g×2l＝1最低點(diǎn)F－(M＋m)g＝M+m解得F＝2.4N.(2)設(shè)子彈的初速度為v0，子彈擊中木塊過(guò)程中動(dòng)量守恒，則mv0＝(M＋m)v1根據(jù)能量守恒定律可得ΔEk＝1解得ΔEk＝1.2J.答案：(1)2.4N(2)1.2J12．解析：(1)取向右為正方向，以CA為系統(tǒng)研究，根據(jù)動(dòng)量守恒定律mCv0＝mCvC＋mAvA根據(jù)機(jī)械能守恒定律12m解得vC＝－2m/svA＝8m/sC與A碰撞后A的速度大小為8m/s.(2)仍取向右為正方向，以A、B為系統(tǒng)研究，根據(jù)動(dòng)量守恒定律mAvA＝(mA＋mB)v根據(jù)能量守恒定律E損＝12mAvA2－12(m解得E損＝48J.答案：(1)8m/s(2)48J13．解析：(1)碰前對(duì)A，由動(dòng)量定理有－μ