2019高中物理第十六章课时4碰撞（对点练巩固练）（含解析）新人教版 13页

课时4　碰撞　　　　　　　　　　　　　　一、选择题1．(多选)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，一般内力都远远大于外力，所以可以认为碰撞时系统的总动量守恒C．如果碰撞过程中机械能也守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞D．微观粒子的碰撞由于不发生直接接触，所以不满足动量守恒的条件，不能应用动量守恒定律求解答案　AB解析　碰撞过程中机械能守恒的碰撞为弹性碰撞，C错误。动量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一，不仅低速、宏观物体的运动遵守这一规律，而且高速、微观粒子的运动也遵守这一规律，D错误，故选A、B。2．为了模拟宇宙大爆炸初期的情景，科学家们使两个带正电的重离子被加速后，沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞。若要使碰撞前的动能尽可能多地转化为内能，应该设法使离子在碰撞的瞬间具有(　　)A．相同的速率B．相同的质量C．相同的动能D．大小相同的动量答案　D解析　碰撞满足动量守恒，只有碰前两重离子的动量大小相等方向相反，系统的总动量为零，碰后粘在一起，系统的动能为零，系统的动能完全转化成内能，故D正确。3．(多选)在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是(　　)A．若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开B．若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行C．若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开D．若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行答案　AD解析　两球沿球心连线以相等速率相向而行，当两球质量相同时，系统初态的总动量为零，而碰后以某一相等速率互相分开，系统末态的总动量仍为零，则碰撞过程系统动量守恒，该碰撞有可能发生，A正确；当两球质量相等时，碰后以某一相等速率同向而行，系统末态的总动量不为零，则碰撞过程系统不满足动量守恒定律，该碰撞不可能发生，B错误；当两n球质量不同时，由于两球速率相同，相向而行，则系统初态的总动量与质量较大的球运动方向相同，碰后以某一相等速率互相分开，系统末态的总动量也与质量较大的球运动方向相同，但此时球已经反向运动，故系统初态的总动量与末态的总动量方向相反，不满足动量守恒定律，该碰撞不可能发生，C错误；当两球质量不同时，碰后以某一相等速率沿质量较大的球的初速度方向运动，则系统的总动量守恒，该碰撞有可能发生，D正确。4．(多选)如图所示，大小相同的摆球a和b的质量分别为m和3m，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触，现将摆球a向左拉开一小角度后释放，若两球的碰撞是弹性的，下列判断正确的是(　　)A．第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等B．第一次碰撞后的瞬间，两球的动量大小相等C．第一次碰撞后，两球的最大摆角不相同D．发生第二次碰撞时，两球在各自的最低点答案　AD解析　两球在碰撞前后，水平方向不受外力，故水平方向两球组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得mv0＝mv1＋3mv2，又两球碰撞是弹性的，故机械能守恒，即mv＝mv＋×3mv，联立两式解得v1＝－，v2＝，可见第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等，A正确；因两球质量不相等，故两球碰后的动量大小不相等，B错误；两球碰后上摆的过程机械能守恒，且初速度大小相同，故上升的最大高度相等，另摆长相等，故两球碰后的最大摆角相同，C错误；由于第一次碰撞后两球速度大小相等，故返回各自最低点所用时间相同，所以第二次碰撞发生在各自的最低点处，D正确。5.如图所示，在光滑水平面上有直径相同的a、b两球，在同一直线上运动，选定向右为正方向，两球的动量分别为pa＝6kg·m/s、pb＝－4kg·m/s。当两球相碰之后，两球的动量可能是(　　)A．pa＝2kg·m/s，pb＝0B．pa＝－4kg·m/s，pb＝6kg·m/sC．pa＝－6kg·m/s，pb＝8kg·m/sD．pa＝－6kg·m/s，pb＝4kg·m/s答案　Bn解析　A项与实际不符，a球不可能穿过停止的b球向前运动，故错误；两球的动量分别为pa＝6kg·m/s，pb＝－4kg·m/s，系统动量守恒，选定向右为正方向，根据碰撞过程中动量守恒可知：碰撞后的总动量应等于原来总动量2kg·m/s。pa＝－4kg·m/s，pb＝6kg·m/s，a、b小球的动量满足动量守恒定律，不违背物体的运动规律，也符合机械能不能增大的规律，故B正确；a球的动量大小不变，a球的动能不变，b球的动量大小增大，b球的动能增加了，不符合系统机械能不能增大的规律，故C错误；D项中碰后的合动量为－2kg·m/s，系统动量不守恒，故D错误。6．甲、乙两铁球质量分别是m甲＝1kg、m乙＝2kg。在光滑水平面上沿同一直线运动，速度分别是v甲＝6m/s、v乙＝2m/s。甲追上乙发生正碰后两物体的速度有可能是(　　)A．v甲′＝7m/s，v乙′＝1.5m/sB．v甲′＝2m/s，v乙′＝4m/sC．v甲′＝3.5m/s，v乙′＝3m/sD．v甲′＝4m/s，v乙′＝3m/s答案　B解析　选项A和B、D均满足动量守恒条件，但碰后总动能大于碰前总动能，选项A错误、B正确；选项C不满足动量守恒条件，错误；选项D满足动量守恒条件，且碰后总动能小于碰前总动能，但碰后甲球速度大于乙球速度，要发生第2次碰撞，不合理，错误。7．如图所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相同的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是(　　)A．A开始运动时B．A的速度等于v时C．B的速度等于零时D．A和B的速度相等时答案　D解析　对A、B系统由于水平面光滑，所以动量守恒。而对A、B、弹簧系统机械能守恒，即A、B动能与弹簧弹性势能之和为定值。当A、B速度相等时，弹簧形变量最大，弹性势能最大，所以此时动能损失最大。8.如图所示，木块A、B的质量均为2kg，置于光滑水平面上，B与一轻质弹簧的一端相连，弹簧的另一端固定在竖直挡板上，当A以4m/s的速度向B撞击时，由于有橡皮泥而粘在一起运动，那么弹簧被压缩到最短时，弹簧具有的弹性势能大小为(　　)A．4JB．8JC．16JD．32Jn答案　B解析　A、B在碰撞过程中动量守恒，碰后粘在一起，共同压缩弹簧的过程中机械能守恒。由碰撞过程中动量守恒得mAvA＝(mA＋mB)v，代入数据解得v＝＝2m/s，所以碰后A、B及弹簧组成的系统的机械能为(mA＋mB)v2＝8J，当弹簧被压缩至最短时，系统的动能为0，只有弹性势能，由机械能守恒得此时弹簧的弹性势能为8J。9．(多选)质量为m的小球A，沿光滑水平面以速度v0与质量为2m的静止小球B发生正碰。碰撞后，A球的动能变为原来的，那么小球B的速度可能是(　　)A.v0B.v0C.v0D.v0答案　AB解析　要注意的是，两球的碰撞不一定是弹性碰撞，A球碰后动能变为原来的，则其速度大小仅为原来的。取A球原来的运动方向为正方向，两球在光滑水平面上正碰，碰后A球的运动有两种可能，继续沿原方向运动或被反弹。以A球原来的速度方向为正方向，则vA′＝±v0，根据两球碰撞前、后的总动量守恒，有mv0＋0＝m×v0＋2mvB′，mv0＋0＝m×－v0＋2mvB″，解得vB′＝v0，vB″＝v0，且均符合碰撞中机械能不增加。10．(多选)向空中发射一枚炮弹，不计空气阻力，当此炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮弹炸裂成a、b两块，若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向，则(　　)A．b的速度方向一定与原来速度方向相反B．从炸裂到落地的这段时间内，a飞行的水平距离一定比b的大C．a、b一定同时到达水平地面D．在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的大小一定相等答案　CD解析　炮弹炸裂前后动量守恒，选未炸裂前水平速度v0的方向为正方向，则mv0＝mava＋mbvb，显然vb>0，vb<0，vb＝0都有可能；vb>va，vbmv2，违反了能量守恒定律，不可能，故A错误；若vB＝0.4v，由动量守恒定律得：mv＝mvA＋3m·0.4v，得vA＝－0.2v，碰撞后系统的总动能为：Ek′＝mv＋·3mv＝m(－0.2v)2＋·3m(0.4v)2tB>tCnC．tA＝tCmbB．ma