2020年粤教版高中物理选修3-5课后练习(1)(含答案解析)
2020年粤教版选修3-5课后练习（1）
一、计算题（本大题共1小题，共10.0分）
1.质量为10g的子弹，以的速度射入质量是24g静止在水平桌面上的木块，并留在木块
中．子弹留在木块中以后，木块运动的速度是多大？如果子弹把木块打穿，子弹穿过后的速度为，这时木块的速度又是多大？
二、简答题（本大题共9小题，共72.0分）
2.判断下列碰撞是什么碰撞。
弹性小球在某一高度从静止开始下落，与地面相碰后，反弹回到出发点。
子弹射穿静止在光滑平面上的木块。
3.把两个穿孔小球用细线链接，如图，中间夹有一根已被压缩的弹簧，剪开
细线，小球将分别向两侧弹开。
这种现象是否也属于物体的碰撞？生活中
有没有类似的实例？
4.两个质量都是3kg的球，各以的速率相向运动，发生正碰后每个球都以原来的速率向相反
方向运动，它们的碰撞是弹性碰撞吗？为什么？
5.两个球以相同的速度相向运动，其中一个球的质量是另一个球的三倍，相碰后重球停止不动，
轻球以二倍的速率弹回，试证明它们发生的是弹性碰撞。
6.碰撞后物体运动状态的变化会与哪些因素有关。
7.两个质量均为45kg的女孩手挽手以的速度溜冰．一个质量为60kg的男孩以的速度
从后面追上她们，然后三人一起手挽手向前滑行的速度是多少？
8.在光滑的水平桌面上有两个小球A和B，如图，他们的质量分别是和。
如果小球A和小球B沿同一直线向同一方向运动，如图，速率分别为和，它们碰撞前的总动量是多大？方向如何？
如果小球A和B沿同一直线相向运动见图，速率仍分别是和，它们碰撞前的总动量又是多少？方向如何？
在以上两问中，假如无法知道小球A和小球B碰撞后速度的大小和方向，你能确定碰撞后总动量的大小和方向吗？
如果碰撞前两个小球沿同一直线相向运动的速率分别是和，破撞后两个小球的动量大小有什么关系？动量方向有什么关系？为什么？
9.两个质量相等的小球分别以和的速率相向运动．相撞后粘合在一起，假设以的
速率一起运动．这是否有可能？
10.1930年，科学家用放射性物质中产生的粒子轰击铍原子时，产生了一种看不见的、贯穿能力
很强的不带电粒子，为了弄清楚这是一种什么粒子，人们用它分别去轰击氢原子和氮原子，结果从中打出了氢核和氮核，以此推算出该粒子的质量，从而确定该粒子为中子．设氢核的质量为，打出后速度为，氮核的质量为氢核的14倍，打出后速度为假设中子与它们的碰撞为弹性碰撞．请根据这些可测量的量，推算中子的质量．
-------- 答案与解析 --------
1.答案：解：以子弹、木块组成的系统为研究对象，以子弹的初速度方向为正方向，
由动量守恒定律得：，解得：；
以子弹、木块组成的系统为研究对象，以子弹的初速度方向为正方向，
子弹打穿木块，由动量守恒定律得：，解得：
；
答：如果子弹留在木块中未射出，木块运动的速度是；
如果子弹把木块打穿，子弹穿过后的速度为，木块的速度又是．
解析：子弹射击木块的过程中系统的动量守恒，由动量守恒定律可以求出木块的速度．
该题通过子弹木块模型考查动量守恒定律，在应用动量守恒定律解题时，要注意正方向的选取，要明确物体变化的过程．
2.答案：解：弹性小球在某一高度从静止开始下落，与地面相碰后，反弹回到出发点，小球的机械能不变，说明发生的是弹性碰撞；
子弹射穿静止在光滑水平面上的木块，子弹与木块摩擦产生内能，子弹的一部分动能转化为系统的内能，子弹的动能减小，该碰撞不是弹性碰撞。
答：弹性碰撞；非弹性碰撞。
解析：分析碰撞前后机械能是否相等，若相等，则是弹性碰撞，若不相等，则不是弹性碰撞。
本题主要是考查碰撞过程中的能量转化，要知道判断是否为弹性碰撞的方法是看碰撞前后机械能是否相等，要明确弹性碰撞的特点是碰撞前后机械能相等。
3.答案：解：这种现象属于物体的碰撞，系统碰撞前的动量和碰撞后的动量均为零，即所谓的“反冲现象”；
生活中类似的情况有：火药爆炸、人船模型、火箭的发射过程等。
答：这种现象属于物体的碰撞；生活中类似的情况有：火药爆炸、人船模型、火箭的发射过程等。
解析：“反冲现象”属于特殊的“碰撞”，根据生活中遇到的“反冲现象”的实例如“人船模型”等来分析。
本题主要是考查碰撞，知道碰撞的特点，能够根据生活中的实例来分析，知道“反冲现象”在生活中的应用。
4.答案：解：碰撞前系统的总动能为：，碰撞前系统的总动能为：
，碰撞前后动能相等，所以发生的是弹性碰撞。
答：发生的是弹性碰撞，由于碰撞前后动能没有损失。
解析：计算出碰撞前系统的总动能和碰撞后系统的总动能，由此分析是否弹性碰撞。
本题主要是考查动量守恒定律和能量守恒定律，解答本题的关键是掌握动能的计算公式，知道弹性碰撞过程机械能不损失。
5.答案：解：设轻球的质量为m，重球的质量为3m，碰撞前二者的速率为v，
则碰撞前系统的动能为：；
由于相碰后重球停止不动，轻球以二倍的速率弹回，则碰撞后系统的动能为：
；
故碰撞前后的总动能相等，则此碰撞是弹性碰撞。
答：两球间发生的是弹性碰撞。
解析：根据碰撞前后系统动能的关系判断碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞。
本题考查了判断碰撞的类型，应用动量守恒定律即可正确解题，碰撞过程如果机械能守恒，则碰撞为弹性碰撞，否则为非弹性碰撞。
6.答案：解：力是改变物体运动状态的原因，所以碰撞后物体运动状态的变化物体所受的合外力有关。
答：碰撞后物体运动状态的变化物体所受的合外力有关。
解析：根据运动和力的关系可知，力是改变物体运动状态的原因，由此分析。
本题主要是考查碰撞后物体运动状态的改变，知道运动状态的改变是速度的改变，根据力和运动的关系进行分析即可。
7.答案：解：规定向前为正方向，根据动量守恒定律得：
，
代入数据解得：．
答：三人一起手挽手向前滑行的速度是．
解析：对三人组成的系统运用动量守恒定律，求出三人一起手挽手向前滑行的速度．
本题考查了动量守恒定律的基本运用，运用动量守恒定律解题时需规定正方向，注意公式的矢量性．8.答案：解：取水平向右方向为正方向。
设碰撞前总动量为P；
根据动量计算公式得：，，说明碰撞前总动量方向水平向右；
设碰撞前总动量为。
根据动量计算公式得：，，说明碰撞前总动量方向水平向右；
在以上两问中，假如无法知道小球A和B碰撞后速度的大小和方向，能确定碰撞后总动量的大小和方向；
由于两个小球水平方向不受外力，动量守恒，所以碰撞后的动量等于碰撞前的动量；
如果碰撞前两球沿同一直线相向运动的速率分别是和，
则碰撞前A的动量为，B的动量为，合动量大小为，方向向右；
碰撞后合动量方向向右，如果A和B同向，则两个球都向右运动；
如果碰撞后粘在一起，则都向右运动，A的质量小，则A的动量小；
如果碰撞后A的动量大于B的动量，则A的速度，B的速度，解得，
不可能，
故碰撞后A的动量小于B的动量；
如果A反向运动，则B一定向右运动，且碰撞后A的动量小于B的动量。
综上所述：碰撞后A的动量小于B的动量，合动量方向向右。
答：它们碰撞前的总动量是，方向水平向右；
它们碰撞前的总动量是，方向水平向右；
根据动量守恒定律可知能够确定碰撞后总动量的大小和方向；
碰撞后A的动量小于B的动量，合动量方向向右。
解析：先选取正方向，用正负号表示动量的方向，再根据总动量是两个小球动量的矢量和求解；
根据动量守恒定律分析碰撞后合动量的大小和方向；
根据碰撞前两个小球的合动量方向判断碰撞后两个小球的合动量方向，如果碰撞后两个小球同向，则碰撞后后面的小球速度不可能大于前面小球的速度，由此分析。
本题主要是考查动量守恒定律，对于一维情况，要注意选取正方向，用符号表示速度的方向，知道
动量守恒定律的守恒条件和表达式。
9.答案：解：设两小球的质量为m，以速度的方向为正方向，则，
由动量守恒定律得
解之得
说明题设不可能发生．
答：这不可能发生．
解析：两小球碰撞过程中，系统动量守恒，根据动量守恒定律可求得碰后的速度即可判断．
本题考查动量守恒定律的直接应用，注意使用动量守恒定律时要规定正方向，难度不大，属于基础题．
10.答案：解：查德威克认为氢核、氮核与中性粒子之间的碰撞是弹性正碰，设中性粒子质量为m，速度为，氢核的质量为，最大速度为，并认为氢核在打出前为静止的，以粒初速度方向为正方向，那么根据动量守恒和能量守恒可知：
其中v是碰撞后中性粒子的速度，由此可得：
同理，
可得出中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度为：
因为，由方程可得：
将速度的最大值代入方程，解得：
答：中子的质量为．
解析：根据查德威克的理论：氢核、氮核与中性粒子之间的碰撞是弹性正碰，遵守动量守恒和能量
守恒，由两大守恒定律列式得到氢核的最大速度与初速度的关系式；用同样的方法得到中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度表达式，即可得到两个之比，从而求中性粒子中子的
质量m与氢核的质量的关系．
对于弹性碰撞，其基本规律是动量守恒和能量守恒，注意要规定正方向，难度适中．。
粤教版高中物理选修3-5第一章碰撞与动量守恒单元检测含答案解析
粤教版高中物理选修3-5第一章碰撞与动量守恒单元检测学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．一质量为m的物体放在光滑的水平面上，今以恒力F沿水平方向推该物体，在相同的时间间隔内，下列说法正确的是A．物体的位移相等B．物体动能的变化量相等C．F对物体做的功相等D．物体动量的变化量相等2．人从高处跳到低处时，一般都是让脚尖先着地，下列解释正确的是（）A．减小冲量B．使动量的变化量变的更小C．延长人与地面的作用时间，从而减小冲力D．增大人对地面的压强，起到安全作用。
3．如图所示，一内外侧均光滑的半圆柱槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁，现让一小球（可认为质点）自左端槽口A点的正上方从静止开始下落，与半圆槽相切并从A点入槽内，且小球能从右侧槽口抛出，则下列说法正确的是（）A．小球离开右侧槽口以后，将做竖直上抛运动B．小球在槽内运动的全过程中，只有重力对小球做功C．小球从右侧槽口抛出后，还能从右侧槽口落回槽内D．小球在槽内运动的全过程中，小球与槽组成的系统水平方向上的动量守恒4．两辆质量相同的小车，置于光滑的水平面上，有一人静止在小车A上，两车静止，如图所示．当这个人从A车跳到B车上，接着又从B车跳回A车并与A车保持相对静止，则A车的速率A．等于零B．小于B车的速率C．大于B车的速率D．等于B车的速率5．如图所示，木块A和B质量均为2kg，置于光滑水平面上，B与一轻质弹簧一端相连，弹簧另一端固定在竖直挡板上，当A以4m/s速度向B撞击时，由于有橡皮泥而使A、B粘在一起运动，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．32J6．如图所示，光滑的水平地面上有一辆平板车，车上有一个人．原来车和人都静止．当人从左向右行走的过程中（）A．人和车组成的系统水平方向动量不守恒B．人和车组成的系统机械能守恒C．人和车的速度方向相同D．人停止行走时，人和车的速度一定均为零7．关于动量守恒的条件，正确是（）A．只要系统内存在摩擦力，动量不可能守恒B．只要系统内某个物体做加速运动，动量就不守恒C．只要系统所受合外力恒定，动量守恒D．只要系统所受外力的合力为零，动量守恒8．当使用高压水枪时，我们感受到比较强的反冲作用，如图，一水枪与软管相连，打开开关后，以30m/s的速度每秒喷出1kg的水，若水枪入口与出口的口径相同，则水对该水枪作用力的大小及方向是（）A．30N，沿③的方向B．30N，沿②的方向C．60N，沿①的方向D．60N，沿②的方向9．静止在湖面上的小船中有两人分别向相反方向以相对于河岸相等的速率水平抛出质量相同的小球，先将甲球向左抛，后将乙球向右抛．水对船的阻力忽略不计，则下列说法正确的是（）A．抛出的过程中，人给甲球的冲量等于人给乙球的冲量B．抛出的过程中，人对甲球做的功大于人对乙球做的功C．两球抛出后，船向左以一定速度运动D．两球抛出后，船向右以一定速度运动10．如图所示为a、b两小球沿光滑水平面相向运动的v﹣t图．已知当两小球间距小于或等于L时，受到相互排斥的恒力作用，当间距大于L时，相互间作用力为零．由图可知（）A．a球的质量大于b球的质量B．a的质量小于b球的质量C．t1时刻两球间距最小D．t3时刻两球间距为2L11．在光滑水平桌面上，原来静止的物体在水平力F的作用下，经过时间t、通过位移L后，动量变为P、动能变为E K，以下说法正确的是（）A．在力F作用下，这个物体经过位移2L，其动量将等于2PB．在力F作用下，这个物体经过位移2L，其动能将等于4E KC．在力F作用下，这个物体经过时间2t，其动能将等于2E KD．在力F作用下，这个物体经过时间2 t，其动能将等于4E K12．质量相等的物体分别在地球和月球上以相同的速度竖直上抛，如果不计任何阻力，则下列说法中不正确的是（）A．上升过程中的平均速度相等B．上升过程中所受重力的冲量相等C．上升过程中重力做功相等D．上升过程中重力做功的平均功率相等二、多选题13．带有(1/4)光滑圆弧轨道、质量为M的滑车静止置于光滑水平面上，如图所示．一质量为m的小球以速度v0水平冲上滑车，当小球上行再返回，并脱离滑车时，以下说法可能正确的是（）A．小球一定沿水平方向向左做平抛运动B．小球可能沿水平方向向左做平抛运动C．小球可能做自由落体运动D．小球可能水平向右做平抛运动14．如图所示，小木块P和长木板Q叠放后静置于光滑水平面上．P、Q的接触面是粗糙的．用足够大的水平力F拉Q，P、Q间有相对滑动．在P从Q左端滑落以前，关于水平力F的下列说法中正确的是（）A．F做的功大于P、Q动能增量之和B．F做的功等于P、Q动能增量之和C．F的冲量大于P、Q动量增量之和D．F的冲量等于P、Q动量增量之和15．如图所示，光滑地面上有P，Q两个固定挡板，A，B是两挡板连线的三等分点．A 点有一质量为m2的静止小球，P挡板的右侧有一质量为m1的等大小球以速度v0向右运动．小球与小球、小球与挡板间的碰撞均没有机械能损失，两小球均可视为质点．已知两小球之间的第二次碰撞恰好发生在B点处，则两小球的质量之比m1：m2可能为（）A．3：1B．1：3C．1：5D．1：716．如图某物体在拉力F的作用下没有运动，经时间t后（）A．拉力的冲量为Ft B．拉力的冲量为FtcosθC．合力的冲量为零D．重力的冲量为零17．某放射性元素的原子核静止在匀强磁场中，当它放出一个α粒子后，速度方向与磁场图方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44：1，如图所示，则（）A．衰变瞬间，α粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B．衰变瞬间，α粒子与反冲核的动能相等C．放射性元素原子核的核电荷数为90D．α粒子和反冲核的速度之比为1：88三、填空题18．在橄榄球比赛中，一个95kg 的橄榄球前锋以5m/s 的速度跑动，想穿越防守队员到底线触地得分．就在他刚要到底线时，迎面撞上了对方两名均为75kg 的队员，一个速度为2m/s ，另一个为4m/s ，然后他们就扭在了一起．①他们碰撞后的共同速率是________；②在右面方框中标出碰撞后他们动量的方向，并说明这名前锋能否得分：________（能或不能）19．两小孩在冰面上乘坐“碰碰车”相向运动．A 车总质量为50kg ，以2m/s 的速度向右运动；B 车总质量为70kg ，以3m/s 的速度向左运动；碰撞后，A 以1.5m/s 的速度向左运动，则B 的速度大小为________ m/s ，方向向________ （选填“左”或“右”） 20．动能相等的两物体A 、B 在光滑水平面上沿同一直线相向而行，它们的速度大小之比A B v v :2:1=，则动量之比:A B p p =___；两者碰后粘在一起运动，其总动量与A 原来动量大小之比:A p p =___．四、解答题21．体育课上王强同学为了检查篮球气是否充足，于是手持篮球自离地面高度0.8m 处以3m/s 的初速度竖直向下抛出，球与地面相碰后竖直向上弹起的最大高度为0.45m ，已知篮球的质量为1kg ，球与地面接触时间为1s ，若把在这段时间内球对地面的作用力当作恒力处理，求此力的大小．（空气阻力不计，g=10m/s 2）22．排球运动是一项同学们喜欢的体育运动．为了了解排球的某些性能，某同学让排球从距地面高h 1=1.8m 处自由落下，测出该排球从开始下落到第一次反弹到最高点所用时间为t=1.3s ，第一次反弹的高度为h 2=1.25m ．已知排球的质量为m=0.4kg ，g 取10m/s 2 ， 不计空气阻力．求： ①排球与地面的作用时间． ②排球对地面的平均作用力的大小．23．质量是40kg 的铁锤从5m 高处落下，打在水泥桩上，与水泥桩撞击的时间是0.05s ．重力加速度g=10m/s 2（不计空气阻力） （1）撞击水泥桩前铁锤的速度为多少？（2）撞击时，桩对铁锤的平均冲击力的大小是多少？24．如图，水平地面和半圆轨道面均光滑，质量M=1kg的小车静止在地面上，小车上表面与R=0.4m的半圆轨道最低点P的切线相平．现有一质量m=2kg的滑块（可视为质点）以v0=7.5m/s的初速度滑上小车左端，二者共速时滑块刚好在小车的最右边缘，此时小车还未与墙壁碰撞，当小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上，滑块则离开小车进入圆轨道并顺着圆轨道往上运动，已知滑块与小车表面的滑动摩擦因数μ=0.5，g取10m/s2．求：（1）小车与墙壁碰撞前的速度大小v1；（2）小车需要满足的长度L；（3）请判断滑块能否经过圆轨道的最高点Q，说明理由．25．如图所示，质量分别为1kg、3kg的滑块A、B静止在光滑的水平面上．现使滑块A以4m/s的速度向右运动，与左侧还有轻弹簧的滑块B发生正碰．求二者在发生碰撞的过程中：（1）弹簧的最大弹性势能；（2）滑块B的最大速度．参考答案1．D【详解】A．物体在水平恒力作用下做匀加速直线运动，在相同的时间间隔内物体的位移逐渐增大．故A错误．BC．由功的公式W=FL知道，在相同的时间间隔内，L变大，则F做功增大．根据动能定理得知，物体动能的变化量逐渐增大，故BC错误．D．根据动量定理得：Ft=△P，F、t相等，则△P相等，即物体动量的变化量相等．故D正确．2．C【详解】人从高处跳到低处时，速度是一定的，即动量的变化是一定的，一般都是让脚尖先着地，是为了增大与地面的接触时间，根据pFt∆=∆可知，可以减小地面对人的冲力，从而减小人对地面的压强，故C正确，ABD错误。
2020年粤教版高中物理选修3-5课后练习(1)(含答案解析)
2020年粤教版选修3-5课后练习（1）一、计算题（本大题共1小题，共10.0分）1.质量为10g的子弹，以的速度射入质量是24g静止在水平桌面上的木块，并留在木块中．子弹留在木块中以后，木块运动的速度是多大？如果子弹把木块打穿，子弹穿过后的速度为，这时木块的速度又是多大？二、简答题（本大题共9小题，共72.0分）2.判断下列碰撞是什么碰撞。
弹性小球在某一高度从静止开始下落，与地面相碰后，反弹回到出发点。
子弹射穿静止在光滑平面上的木块。
3.把两个穿孔小球用细线链接，如图，中间夹有一根已被压缩的弹簧，剪开细线，小球将分别向两侧弹开。
这种现象是否也属于物体的碰撞？生活中有没有类似的实例？4.两个质量都是3kg的球，各以的速率相向运动，发生正碰后每个球都以原来的速率向相反方向运动，它们的碰撞是弹性碰撞吗？为什么？5.两个球以相同的速度相向运动，其中一个球的质量是另一个球的三倍，相碰后重球停止不动，轻球以二倍的速率弹回，试证明它们发生的是弹性碰撞。
6.碰撞后物体运动状态的变化会与哪些因素有关。
7.两个质量均为45kg的女孩手挽手以的速度溜冰．一个质量为60kg的男孩以的速度从后面追上她们，然后三人一起手挽手向前滑行的速度是多少？8.在光滑的水平桌面上有两个小球A和B，如图，他们的质量分别是和。
如果小球A和小球B沿同一直线向同一方向运动，如图，速率分别为和，它们碰撞前的总动量是多大？方向如何？如果小球A和B沿同一直线相向运动见图，速率仍分别是和，它们碰撞前的总动量又是多少？方向如何？在以上两问中，假如无法知道小球A和小球B碰撞后速度的大小和方向，你能确定碰撞后总动量的大小和方向吗？如果碰撞前两个小球沿同一直线相向运动的速率分别是和，破撞后两个小球的动量大小有什么关系？动量方向有什么关系？为什么？9.两个质量相等的小球分别以和的速率相向运动．相撞后粘合在一起，假设以的速率一起运动．这是否有可能？10.1930年，科学家用放射性物质中产生的粒子轰击铍原子时，产生了一种看不见的、贯穿能力很强的不带电粒子，为了弄清楚这是一种什么粒子，人们用它分别去轰击氢原子和氮原子，结果从中打出了氢核和氮核，以此推算出该粒子的质量，从而确定该粒子为中子．设氢核的质量为，打出后速度为，氮核的质量为氢核的14倍，打出后速度为假设中子与它们的碰撞为弹性碰撞．请根据这些可测量的量，推算中子的质量．-------- 答案与解析 --------1.答案：解：以子弹、木块组成的系统为研究对象，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，解得：；以子弹、木块组成的系统为研究对象，以子弹的初速度方向为正方向，子弹打穿木块，由动量守恒定律得：，解得：；答：如果子弹留在木块中未射出，木块运动的速度是；如果子弹把木块打穿，子弹穿过后的速度为，木块的速度又是．解析：子弹射击木块的过程中系统的动量守恒，由动量守恒定律可以求出木块的速度．该题通过子弹木块模型考查动量守恒定律，在应用动量守恒定律解题时，要注意正方向的选取，要明确物体变化的过程．2.答案：解：弹性小球在某一高度从静止开始下落，与地面相碰后，反弹回到出发点，小球的机械能不变，说明发生的是弹性碰撞；子弹射穿静止在光滑水平面上的木块，子弹与木块摩擦产生内能，子弹的一部分动能转化为系统的内能，子弹的动能减小，该碰撞不是弹性碰撞。
高中物理(粤教版选修3-5)教师用书：第1章 第1节 物体的碰撞 含答案
学 习 目 标知 识 脉 络1.了解历史上对碰撞问题的研究过程；知道生活中各式各样的碰撞形式．2．知道碰撞的主要特点．(重点)3．知道弹性碰撞和非弹性碰撞．会用能量的观点分析弹性碰撞和非弹性碰撞．(重点、难点)历史上对碰撞问题的研究及生活中的碰撞现象[先填空]1．历史上对碰撞问题的研究(1)最早发表有关碰撞问题研究成果的是布拉格大学校长马尔西教授．(2)碰撞在物理研究中的贡献①通过总结碰撞的规律，为动量守恒定律奠定了基础．②通过高能粒子的碰撞，发现了许多新粒子，丰富了人们对微观粒子世界的认识，形成了新的基本粒子物理研究领域．2．生活中的各种碰撞现象(1)正碰：两个小球碰撞，作用前后沿同一直线运动．(2)斜碰：两个小球碰撞，作用前后不沿同一直线运动．[再判断]1．通过高能粒子的碰撞，实验物理学家相继发现的新粒子，多数都是理论上预言的．(×)2．生活中的各种碰撞现象都是有害的．(×)3．在宏观和微观领域中都有碰撞现象发生．(√)[后思考]日常生活中哪些是正碰，哪些是斜碰？【提示】火车车厢在对接时属正碰，台球中母球和子球间的碰撞多为斜碰.弹性碰撞和非弹性碰撞[先填空]1．碰撞的主要特点相互作用时间短，作用力变化快和作用力峰值大等，因而其他外力可以忽略不计．2．弹性碰撞若两个小球碰撞后形变能完全恢复，则没有能量损失，碰撞前后两个小球构成的系统的动能相等，称为弹性碰撞．3．非弹性碰撞若两个球碰撞后它们的形变不能完全恢复原状，这时将有一部分动能最终会转变为其他形式的能，碰撞前后系统的动能不再相等，我们称之为非弹性碰撞．[再判断]1．非弹性碰撞前后的动能不相等．(√)2．碰撞发生后，两物体一定在同一直线上运动．(×)3．两辆车迎面相撞属于弹性碰撞．(×)[后思考]你能说出弹性碰撞与非弹性碰撞的本质区别吗？现实生活中，哪些碰撞可近似看作弹性碰撞？(请举例说明)【提示】两种碰撞的本质区别是碰撞前后系统动能是否守恒．现实生活中的碰撞，多数是非弹性碰撞．乒乓球拍击打乒乓球、网球拍击打网球、台球间的碰撞可近似看作弹性碰撞．1．碰撞的特征(1)碰撞作用时间极短，相互作用力变化很快，平均作用力很大，远远大于其他外力，可以将其他外力忽略．(2)碰撞过程时间极短，可以忽略物体的位移，认为物体碰撞前后仍在同一位置．2．弹性碰撞与非弹性碰撞的区别弹性碰撞非弹性碰撞碰后形变情况完全恢复不能完全恢复能量损失情况没有能量损失，碰撞前后系统的动能相等一部分动能转变为其他形式的能，碰撞前后系统的动能不再相等1．(多选)碰撞现象的主要特点有( )【导学号：552720xx】A．物体相互作用时间短B．物体相互作用后速度很大C．物体间相互作用力远大于外力D．相互作用过程中物体的位移可忽略【解析】碰撞过程发生的作用时间很短作用力很大，远大于物体受到的外力，与物体作用前后的速度大小无关，物体的位移可忽略．故A、C、D正确．【答案】ACD2.(多选)如图111所示，两等大小球在同一轨道槽内发生了碰撞，两小球都是弹性小球，则它们的碰撞属于( )图111A．正碰B．斜碰C．弹性碰撞D．非弹性碰撞【解析】两小球在同一槽内，两球运动的方向在两球的连心线上，是正碰，则选项A正确；两小球都是弹性小球，属于弹性碰撞，故选项C正确．【答案】AC3．钢球A以一定的速度沿光滑水平面向静止于前面的另一相同大小的钢球B运动，下列对两球相互作用过程说法正确的是( )【导学号：552720xx】A．两球相互作用的过程始终没有动能的损失B．钢球A减速运动时，系统动能不变C．两球速度相等的瞬间，系统动能最大D．两球速度相等的瞬间，系统势能最大【解析】两球相互作用过程中由于存在相互作用的弹力，两球均发生形变，有弹性势能，系统动能有损失，两球速度相等瞬间，系统动能损失最大，弹性势能最大，故选项D正确．【答案】D4．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，尽管内力都远大于外力，但外力仍不可以忽略不计C．如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞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【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．一般内力都远大于外力．如果碰撞中机械能守恒，就叫做弹性碰撞．微观粒子的相互作用同样具有极短时间内运动状态发生显著变化的特点，所以仍然是碰撞，选项A正确．【答案】A1．弹性碰撞是一种理想化碰撞，现实中的多数碰撞实际上都属于非弹性碰撞．2．当两物体碰撞后不再分开，此时系统动能损失最大，称为完全非弹性碰撞．。
2019-2020学年粤教版物理选修3-5新素养学案：第一章第一节物体的碰撞 Word版含答案
第一节物体的碰撞1.知道历史上对碰撞问题的研究和生活中的各种碰撞现象．2.理解碰撞的特点，明确正碰和斜碰的含义．3．理解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞的含义．一、历史上对碰撞问题的研究1．最早发表有关碰撞问题研究成果的是物理学教授马尔西．2．近代，由于加速器技术和探测技术的发展，通过高能粒子的碰撞，实验物理学家相继发现了许多新粒子．二、生活中的各种碰撞现象物体间碰撞的形式多种多样．若两个小球的碰撞，作用前后沿同一直线运动，这样的碰撞称为正碰；若两个小球的碰撞，作用前后不沿同一直线运动，则称为斜碰．三、弹性碰撞和非弹性碰撞1．弹性碰撞：任何两个小球碰撞时都会发生形变，若两个小球碰撞后形变能完全恢复，则没有能量损失，碰撞前后两个小球构成的系统的动能相等，我们称这种碰撞为弹性碰撞．2．非弹性碰撞：若两个球碰撞后它们的形变不能完全恢复原状，这时将有一部分动能最终会转变为其他形式的能(如热能)，碰撞前后系统的动能不再相等，我们称这种碰撞为非弹性碰撞．自然界中，多数的碰撞实际上都属于非弹性碰撞．3．完全非弹性碰撞：如果碰撞后完全不反弹，比如湿纸或一滴油灰，落地后完全粘在地上，这种碰撞则是完全非弹性碰撞．碰撞是如何分类的？提示：按碰撞过程中机械能是否损失，可分为弹性碰撞和非弹性碰撞；按碰撞前后，物体的速度方向是否沿同一直线可将碰撞分为正碰和斜碰．探究碰撞的特点及形式1．碰撞的特点(1)相互作用力为变力，作用时间短，作用力很大，且远远大于系统所受的外力．(2)根据能的转化和守恒可知：在碰撞过程中，系统的总动能是不可能增加的．(3)由于碰撞作用时间很短，因此作用过程中物体的位移很小，一般可忽略不计，可以认为物体在相互作用前的瞬间位置以新的速度开始运动．2．碰撞的形式(1)正碰：两物体碰撞前的相对速度沿着连心线方向，即碰撞前后两物体的速度方向在同一条直线上．(2)斜碰：两物体碰撞前的相对速度不在连心线上，即碰撞前后两物体的速度方向不在同一条直线上．3．弹性碰撞和非弹性碰撞(1)弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞．弹性碰撞过程一般可分为两个阶段，即压缩阶段和恢复阶段．弹性碰撞两物体的动能之和完全没有损失，可表示为： 12m 1v 210＋12m 2v 220＝12m 1v 21＋12m 2v 22. (2)非弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能不守恒．这样的碰撞叫做非弹性碰撞．非弹性碰撞两物体的动能之和减小，一部分动能最终会转变为热能．可表示为12m 1v 210＋12m 2v 220>12m 1v 21＋12m 2v 22.如果碰后两物体结合在一起，以相同的速度运动，这样的碰撞叫做完全非弹性碰撞，可表示为12m 1v 210＋12m 2v 220>12(m 1＋m 2)v 2，这样的碰撞是系统动能损失最多的一种碰撞． (多选)两物体碰撞后速度大小相等，方向相反，则两物体的碰撞可能属于( )A ．完全非弹性碰撞B ．弹性碰撞C ．非弹性碰撞D ．都有可能[思路点拨] 碰撞结束后形变的恢复情况对应着不同的能量转化关系，决定着碰撞的类型．[解析] 碰撞后两物体虽然速度大小相等，但方向相反，所以肯定不是完全非弹性碰撞，由于不明确碰撞前后的能量关系，则两物体的碰撞可能是非弹性碰撞，也可能是弹性碰撞．[答案] BC在光滑水平面上有三个完全相同的小球，它们排成一条直线，2、3小球静止并靠在一起，1球以速度v 0射向它们，如图所示．设碰撞中不损失机械能，则碰后三个小球的速度可能是( )A ．v 1＝v 2＝v 3＝13v 0B ．v 1＝0，v 2＝v 3＝12v 0 C ．v 1＝0，v 2＝v 3＝12v 0 D ．v 1＝v 2＝0，v 3＝v 0解析：选D.由弹性碰撞的规律可知，当两球质量相等时，碰撞时两球交换速度．先球1与球2碰，再球2与球3碰，故选D.对碰撞的理解碰撞是物体间常见的一种相互作用形式，碰撞过程中由于可能有机械能转化为其他形式的能(如转化为系统的内能)，所以碰后系统的机械能不大于碰前系统的机械能，这是碰撞所必须遵循的规律，根据能量关系可知：(1)当两物体碰后分开运动时，机械能可能损失(非弹性碰撞)，也可能不损失(弹性碰撞)．(2)当碰后两物体以相同速度一起运动时，能量必然有损失，且系统机械能损失最大，为完全非弹性碰撞．钢球A 以一定的速度沿光滑水平面向静止于前面的另一相同大小的钢球B 运动，下列对两球相互作用过程说法正确的是( )A ．两球相互作用的过程始终没有动能的损失B ．钢球A 减速运动时，系统动能不变C ．两球速度相等的瞬间，系统动能最小D ．两球速度相等的瞬间，系统动能不变[思路点拨] 两球相互作用过程中，存在动能和弹性势能的相互转化，且两球速度相等的瞬间，动能的减少量最大．[解析] 两球相互作用过程中由于存在相互作用的弹力，两球均发生形变，有弹性势能，系统动能有损失，两球速度相等瞬间，系统动能损失最大，弹性势能最大．[答案] C【通关练习】1．(多选)两个物体发生碰撞( )A ．碰撞中一定产生了内能B ．碰撞过程中，组成系统的动能可能不变C ．碰撞过程中，系统的总动能不可能增大D ．碰撞过程中，系统的总动能可能减小解析：选BCD.若两物体发生弹性碰撞，系统的总动能不变；若发生的是非弹性碰撞，系统的总动能会减小，但无论如何，总动能不会增加．所以正确选项为B 、C 、D.2.(多选)如图所示，B 物体与弹簧相连接，放在光滑水平面上，现给物体A 一个向右的初速度，则A 、B 相对运动过程中，下列说法不正确的是( )A．当弹簧压缩量最大时，两物体有相同的速度B．当弹簧压缩量最大时，A物体速度大于B物体速度C．当弹簧再次恢复原长时，此过程可视为弹性碰撞D．在任何时候，两物体相互作用过程均可视为弹性碰撞解析：选BD.当弹簧压缩量最大时，弹簧有最大的弹性势能，即A、B系统损失的机械能最大，此过程可视为完全非弹性碰撞；当弹簧再次恢复原长时，无弹性势能，A、B系统机械能无损失，此过程可视为弹性碰撞；当弹簧处于压缩状态时，有弹性势能，A、B系统机械能有损失，此过程可视为非弹性碰撞．(1)在理想情况下，物体碰撞后，物体间的形变能够恢复，且在碰撞过程中不发热、不发声，没有动能损失，这种碰撞称为弹性碰撞．真正的弹性碰撞只在分子、原子以及更小的微粒之间才会出现，生活中，硬质木球或钢球发生碰撞时，动能的损失很小，可以忽略不计，通常也将它们的碰撞看成弹性碰撞．(2)弹性碰撞中，相互作用的两物体间的形变在碰撞结束后能够完全恢复，且在碰撞过程中没有转化为其他形式的能量．(3)能量关系是碰撞现象必须遵循的规律之一，即碰撞后系统的总动能不能大于碰撞前系统的总动能，这也是我们判断碰撞现象是否符合实际的依据．对于弹性碰撞，碰撞后系统动能和碰撞前系统动能相等，这是弹性碰撞所遵循的能量关系，也是我们判断碰撞形式的基本依据．(4)弹簧处于不同状态时，对应的碰撞类型不同，当弹簧有形变量时，为非弹性碰撞；当弹簧形变量再次为零时，此过程为弹性碰撞．[随堂检测]1．(多选)下列说法正确的是()A．人类很早就开始了对碰撞的研究，为动量守恒定律的得出奠定了基础B．人类对碰撞的研究始于发现了动量守恒定律之后C．碰撞是一种常见的相互作用形式D．碰撞发生后，两物体一定在同一直线上运动解析：选AC.人类早在17世纪中叶就对碰撞现象开始了研究，碰撞现象是物体间的直接相互作用．2．(多选)碰撞现象的主要特点有()A．物体相互作用时间短B．物体相互作用力为恒力C．物体相互作用力为变力D．物体间相互作用力远大于外力解析：选ACD.碰撞过程发生的作用时间很短，作用力是变力且很大，远大于物体受到的外力，与物体作用前及作用后的速度大小无关．3．(多选)对于碰撞现象，下列说法正确的是()A．碰撞前后，两物体的速度方向必须共线B．碰撞前后，两物体的速度方向可以不共线C．碰撞时的相互作用时间一般很短D．碰撞时的相互作用时间一般很长解析：选BC.两物体发生正碰时，碰撞前后速度共线，当两物体发生斜碰时，碰撞前后速度可以不共线，碰撞的特点之一是相互作用时间短．4．(多选)在教材“实验与探究”中的实验中，下列说法正确的是()A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B．由静止释放小球以便较准确计算小球碰前的速度C．两小球必须都是刚性球，且质量相同D．两小球碰后可以合在一起共同运动解析：选ABD.两绳等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以选项A正确．由于计算碰撞前速度时速度为零便于观察和操作，所以选项B正确．本实验对小球的性能无要求，选项C错误．两球正碰后，有各种运动情况，所以选项D正确．5.如图所示，在离地面3h的平台边缘有一质量为2m的小球A，在其上方悬挂着一个质量为m的摆球B，当球B从离平台3h高处由静止释放到达最低点时，恰与A发生正碰，使A球水平抛出，已知碰后A着地点距抛出点的水平距离为3h，B偏离的最大高度为h，试求碰后两球的速度大小，并判断碰撞属于何种碰撞．解析：碰后对B 球由机械能守恒可知mgh ＝12m v 22，则v 2＝2gh . 对A 球：3h ＝12gt 2，v 1t ＝3h ，解得v 1＝ 32gh . 碰前对B 球根据机械能守恒定律可得mg ×3h ＝12×m v 20，解得v 0＝6gh . 则碰撞过程中动能的损失为ΔE k ＝12m v 20－12m v 22－12×2m v 21＝12mgh 所以两球的碰撞为非弹性碰撞．答案： 32gh 2gh 非弹性碰撞[课时作业]一、单项选择题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，这样的碰撞叫做非弹性碰撞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解析：选A.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. 如果碰撞中机械能守恒，就叫做弹性碰撞．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．2．下列属于弹性碰撞的是( )A ．钢球A 与钢球BB ．钢球A 与橡皮泥球BC ．橡皮泥球A 与橡皮泥球BD ．木球A 与钢球B解析：选A.钢球A 与钢球B 发生碰撞，形变能够完全恢复，属于弹性碰撞，A 对；钢球A与橡皮泥球B、橡皮泥球A与橡皮泥球B碰撞，形变不能恢复，即碰后粘在一起，是完全非弹性碰撞，B、C错；木球A与钢球B碰撞，形变不能够完全恢复，属于非弹性碰撞，D错．3．下列说法正确的是()A．两小球正碰就是从正面碰撞B．两小球斜碰就是从侧面碰撞C．两小球正碰就是对心碰撞D．以上说法都不对解析：选C.两小球碰撞时的速度沿着球心连线方向，称为正碰，即对心碰撞；两小球碰前的相对速度不在球心连线上，称为斜碰，即非对心碰撞．4．两物体发生碰撞后分开，各自以不同的速度运动，则下列说法正确的是()A．此碰撞过程一定无机械能的损失B．此碰撞过程可能无机械能的损失C．此碰撞过程一定有机械能的损失D．以上说法都不对解析：选B.两物体发生碰撞后分开，各自以不同速度运动，则两物体的碰撞必定属于弹性碰撞或非弹性碰撞，所以可能有机械能的损失，也可能没有机械能的损失．5．一物体以某一初速度冲上静止于光滑水平面的光滑斜面，则下列说法正确的是() A．在冲上斜面过程，物体与斜面的动能之和恒定B．在冲上斜面过程，物体与斜面的机械能之和恒定C．物体返回过程，物体与斜面的动能之和恒定、物体与斜面的机械能之和恒定D．物体返回到原出发点时，物体动能与初始时相等解析：选B.物体冲上斜面过程，只有重力和物体与斜面间的弹力做功，物体与斜面组成系统的机械能守恒，但物体与斜面的动能减小，转化为物体重力势能的增量；同理，在返回过程中，系统机械能守恒，动能增大，返回到原出发点时，物体与斜面系统的动能与初态时物体的动能相等，但物体的动能小于其初态时的动能．6．如图所示，P物体与一个连着弹簧的Q物体正碰，碰后P物体静止，Q物体以P物体碰前速度v离开．已知P与Q质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，下列的结论中正确的是()A．P的速度恰好为零B．P与Q具有相同速度C．Q刚开始运动D．Q的速度等于v解析：选B.P物体压缩弹簧，使P做减速运动而Q做加速运动，只要P物体的速度大于Q物体的速度，弹簧会被继续压缩．两者速度相同时，弹簧被压缩至最短，然后P继续减速至零，Q加速到v，所以选项B正确，选项A、C、D错误．二、多项选择题7．在公路上甲、乙两车相撞，发生了一起车祸，甲车司机的前胸受伤，乙车司机的后背受伤，则这起车祸可能出现的情况是()A．两车同向运动，甲车在前，乙车在后，乙车撞上甲车B．两车同向运动，乙车在前，甲车在后，甲车撞上乙车C．乙车司机在前倒车，甲车在乙车的后面向乙车运动，撞上了乙车D．两车相向运动，来不及刹车，互相撞上了解析：选BC.甲司机胸前受伤，说明车突然受到向后的力，车速突然减小；乙司机后背受伤，说明乙车速度突然增大，受到向前的力，即甲车从后面碰上乙车．8.如图所示，两个小球A、B发生碰撞，在满足下列条件时能够发生正碰的是()A．小球A静止，另一个小球B经过A球时刚好能擦到A球的边缘B．小球A静止，另一个小球B沿着AB两球球心连线去碰A球C．相碰时，相互作用力的方向沿着球心连线D．相碰时，相互作用力的方向与两球相碰之前的速度方向都在同一条直线上解析：选BD.根据牛顿运动定律，如果力的方向与速度方向在同一条直线上，这个力只改变速度的大小，不能改变速度的方向；如果力的方向与速度的方向不在同一直线上，则速度的方向一定发生变化，所以B、D项正确；A项不能发生正碰；在任何情况下相碰两球的作用力方向都沿着球心连线，因此满足C项条件不一定能发生正碰．故正确答案为B、D.9．质量为m的小球从静止于光滑水平面上的光滑圆弧某处以初速度v上滑，当小球滚下到原位置时，下列说法正确的是()A．此时小球的速度仍为vB．此过程小球和圆弧的总动能保持不变C．此过程可等效为一个弹性碰撞过程D．无法确定解析：选BC.小球再次回到原位置时，整个过程系统无机械能损失，类似于弹性碰撞，但小球的动能减小．10．如图甲所示，在光滑水平面上的两个小球发生正碰，小球的质量分别为m1和m2.图乙为它们碰撞前后的s －t 图线．已知m 1＝0.1 kg ，m 2＝0.3 kg ，由此可以判断( )A ．碰前m 2静止，m 1向右运动B ．碰后m 2和m 1都向右运动C ．碰撞过程中系统机械能守恒D ．碰撞过程中系统损失了0.4 J 的机械能解析：选AC.由乙图可以看出，碰前m 1位移随时间均匀增加，m 2位移不变，可知m 2静止，m 1向右运动，故A 是正确的；碰后一个位移增大，一个位移减小，说明运动方向不一致，即B 是错误的；由乙图可以计算出碰前m 1的速度v 1＝4 m/s ，碰后速度v 1′＝－2 m/s ，碰前m 2的速度v 2＝0，碰后速度v 2′＝2 m/s ，又m 1＝0.1 kg ，m 2＝0.3 kg ，所以碰撞过程中系统损失的机械能ΔE k ＝12m 1v 21－12m 1v 1′2－12m 2v 2′2＝0，因此C 是正确的，D 是错误的． 三、非选择题11．质量为1 kg 的A 球以3 m/s 的速度与质量为2 kg 的B 球发生碰撞，碰后两球以1 m/s 的速度一起运动．则两球的碰撞属于________碰撞，碰撞过程中损失了________J 动能．解析：由于两球碰后速度相同，没有分离，因此两球的碰撞属于完全非弹性碰撞，在碰撞过程中损失的动能为ΔE k ＝12m A v 20－12(m A ＋m B )v 2 ＝⎝⎛⎭⎫12×1×32－12×3×12 J ＝3 J. 答案：完全非弹性 312.小球A 、B 的质量均为m ，A 球用轻绳吊起，B 球静止放于水平地面上．现将小球A 拉起h 高度由静止释放，如图所示．小球A 摆到最低点与B 球发生对心碰撞后粘在一起共同上摆．不计两小球相互碰撞所用时间，忽略空气阻力作用，碰后两小球上升的最大高度为h 4，则在两小球碰撞过程中，两小球的内能一共增加了多少？解析：两球发生完全非弹性碰撞，动能损失转化为内能．碰撞之前的动能等于A 球原来的重力势能mgh ，碰撞之后系统的动能等于A 、B 共同的动能即上升到最大高度处的重力势能2×mgh 4＝mgh 2，所以系统损失的动能为mgh －mgh 2＝mgh 2.由能量守恒定律知系统损失的动能等于碰撞中两小球的内能增量，即两小球的内能一共增加了mgh 2. 答案：mgh 2。
物理粤教版选修3-5课后集训：第一章4.反冲运动 含解析
课后集训基础达标1.质量为M 的原子核，原来处于静止状态，当它以速度v 放出质量为m 的粒子时（设v 方向为正），剩余部分速度为（ ） A.m M mv - B.m M mv -- C.M m mv -- D.Mmv - 解析：由于原子核原来处于静止状态，总动量为零，可由动量守恒定律列方程求解.由动量守恒守律得：0=mv+(M-m)v′解得：v′=mM mv --. 答案：B2.如图1-4-3所示，自行火炮连同炮弹的总质量为M ，当炮管水平，火炮车在水平路面上以v 1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m 的炮弹后，自行火炮的速度变为v 2，仍向右行驶，则炮弹相对炮筒的发射速度v 0为( )图1-4-3 A.mm v v v m 221)(+- B.m v v M )(21- C.m m v v v m 2212)(+- D.m v v m v v M )()(2121--- 解析：自行火炮水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒，设向右为正方向，发射前动量之和为Mv 1,发射后系统的动量之和为（M-m)v 2+m(v 0+v 2).由Mv 1=（M-m)v 2+m(v 0+v 2),解得v 0=mv v M v m v m M Mv )()(21221-=---. 答案：B3.倾角为θ，长为L 的各面光滑的斜面体置于水平地面上，已知斜面质量为M ，今有一质量为m 的滑块（可视为质点）从斜面顶端由静止开始沿斜面下滑，滑块滑到底端时，求斜面后退位移s 的大小.解析：以滑块和斜面体组成的系统为研究对象，水平方向系统不受外力，系统水平方向动量守恒，以斜面体后退方为正方向，根据动量守恒定律，列方程有：0=ts L m t s M -∙-∙θcos ， 解得s=mM mL +θcos . 答案：s=m M mL +θcos 4.一个飞行器为完成空间考察任务，需降落到月球表面，在飞行器离月球表面较近处，开启喷气发动机向下喷出高温、高压气体，使飞行器以不太大的速度匀速降落到月球表面上，若飞行器质量M=1.8 t ，气体喷出的速度（对月球表面）是103 m/s,月球表面重力加速度g′=g/6(g取10 m/s 2），短时间内喷出的气体质量不太大，可认为不影响飞行器的总质量，则每秒喷出的气体质量为多少？解析：设每秒喷出的气体质量为m 0，则时间t 内喷出的气体总质量为m 0t ，设飞行器对喷出的气体的作用力为F ，则喷出的气体对飞行器的反作用力F′与F 大小相等、以时间t 内喷出的气体为研究对象，由动量定理可得：Ft=m 0tv-0 ①由于飞行器匀速运动，则F=Mg′ ②将②代入①得：Mg′=m 0vm 0=61010108.1'33⨯⨯⨯=v Mg kg=3 kg. 答案：3 kg5.从地面竖直向上发射一枚礼花弹，当它距地面高度为100 m ，上升速度为17.5 m/s 时，炸成质量相等的A 、B 两块，其中A 块经4 s 落回出发点，求B 块经多长时间落回出发点？（不计空气阻力，取g=10 m/s 2)解析：在礼花弹爆炸的瞬间，虽然受到的外力不为零（受重力作用），但由于爆炸产生的内力远大于重力，故重力可忽略，所以在爆炸过程中仍可应用动量守恒定律求解.设爆炸后A 的速度为v A ，并设向上为正方向由-h=v A t-21gt 2得v A =-5 m/s 在爆炸过程中，根据动量守恒定律（仍设向上为正方向） mv=21mv A +21mv B 得v B =40 m/s 由-h=v B t-21gt 2得t=10 s 即B 块经10 s 落回地面.答案：10 s综合运用6.在光滑水平桌面上，有一长为l=2 m 的木板C ，它的两端各有一挡板，C 的质量m c =5 kg ，在C 的正中央并排放着两个可视为质点的滑块A 、B ，质量分别为m a =1 kg,m b =4 kg,开始时A 、B 、C 都静止，并且AB 间夹有少量的塑胶炸药，如图1-4-4所示，炸药爆炸使得A以6 m/s 的速度水平向左运动，如果A 、B 与C 间的摩擦可忽略不计，两滑块中任一块与挡板碰撞后都与挡板结合成一体，爆炸和碰撞时间都可忽略.求：图1-4-4（1）当两滑块都与挡板相撞后，板C 的速度多大？（2）到两个滑块都与挡板碰撞为止，板的位移大小和方向如何？解析：由于爆炸A 、B 相互作用系统满足动量守恒，A 、B 分离后以不同速率奔向挡板，A先到达挡板与C 作用，发生完全非弹性碰撞，以后C 与另一物体有相对运动，直到碰撞为止，整个过程满足动量守恒.（1）设向左的方向为正方向，对A 、B 组成的系统由动量守恒定律有：M A v A +m B v B =0得v B =-1.5 m/s.对A 、B 、C 组成的系统开始时静止，由动量守恒有（m A +m B +m C ）v C =0得v C =0，即最终木板C 的速度为0.（2）A 先与C 相碰由动量守恒：m A v A =(m A +m C )v 共∴v 共=1 m/s.从炸药爆炸到A 、C 相碰的时间：t 1=s v lA 612=,此时B 距C 的右壁s B =2l -v B t 1=0.75 m, 设再经过t 2时间B 到C 相碰，则t 2=共v v s B B +=0.3 s,故C 向左的位移 Δs c =v 共t=1×0.3 m=0.3 m.答案：(1)0 (2)0.3 m 方向向左7.一质量为6×103 kg 的火箭从地面竖直向上发射，若火箭喷射燃料气体的速度（相对于火箭）为103 m/s ，求：（1）每秒钟喷出多少气体才能有克服火箭重力所需的推力？（2）每秒钟喷出多少气体才能使火箭在开始时有20 m/s 2的加速度？解析：这是一个反冲运动的问题，火箭升空是喷出的气体对火箭反作用力的结果，可以根据动量定理先求出火箭对气体的作用力.（1）以喷出的气体质量为研究对象，设每秒喷出的质量为Δm ，火箭对这部分气体的作用力为F ，由动量定理有F Δt=Δmv 0 ① 火箭刚要升空时对地速度为零，此时气体相对火箭的速度也就是气体对地的速度，气体对火箭的反作用力F′=F,对火箭因（忽略气体的重力）F′=Mg ② 由①②两式解得3301010106⨯⨯==∆∆v Mg t m kg/s=60 kg/s 即要获得克服火箭重力的推力，每秒要喷出60 kg 的气体（2）同第（1）问，以喷出的气体Δm 为对象F Δt=Δmv 0 ③ 而对火箭F-Mg=Ma ④ 由③④两式解得330102010106)(+⨯⨯=+=∆∆v a g M t m kg/s=180 kg/s. 答案：(1)60 kg/s (2)180 kg/s8.连同炮弹在内的炮车停放在水平地面上，炮车质量为M ，炮膛中炮弹质量为m ，炮车与地面间动摩擦因数为μ，炮筒的仰角为α，设炮弹以速度v 0射出，那么炮车在地面上后退多远？ 解析：发射炮弹，相互作用力远大于摩擦力，所以水平方向满足动量守恒定律，仰角α以v 0射出，即v 0是相对于炮筒的速度，将v 0分解，水平v x0=v 0cosα.设炮身后退速度大小为v ，则炮弹水平向前的速度大小为v 0cosα-v.由水平方向动量守恒有Mv=m(v 0cosα-v)，则v=m M m v +αcos 0,炮车滑行加速度a=μg,由v 12=v 02+2as,有0=s g mM m v )(2)cos (20μα-++所以s=)(2cos 2202m M g v m +μα. 答案：)(2cos 2202m M g v m +μα 9.一个宇航员，连同装备的总质量为100 kg ，在空间跟飞船相距45 m 处相对飞船处于静止状态.他带有一个装有0.5 kg 氧气的贮氧筒，贮氧筒上有一个可以使氧气以50 m/s 的速度喷出的喷嘴，宇航员必须向着跟返回飞船方向相反的方向释放氧气，才能回到飞船上去，同时又必然保留一部分氧气供他在返回飞船的途中呼吸.已知宇航员呼吸的耗氧率为 2.5×10-4 kg/s ，试问：（1）如果他在准备返回飞船的瞬间，释放0.15 kg 的氧气，他能安全地回到飞船吗？（2）宇航员安全地返回飞船的最长和最短时间分别为多少？解析：宇航员使用氧气喷嘴喷出一部分氧气后，根据动量守恒定律，可以计算出宇航员返回的速度，根据宇航员离开飞船的距离和返回速度，可以求出宇航员返回的时间，即可求出这段时间内宇航员要消耗的氧气，再和喷射后剩余氧气质量相比，即求出答案.（1）令M=100 kg ，m 0=0.5 kg,Δm=0.15 kg,氧气释放速度为v,宇航员在释放氧气后的速度为v′,由动量守恒定律得0=（M-Δm ）v′-Δm （v-v′) v′=10015.0=∆v M m ×50 m/s=0.075 m/s. 宇航员返回飞船所需时间t=075.045'=v s s=600 s. 宇航员返回途中所耗氧气m′=kt=2.5×10-4×600 kg=0.15 kg,氧气筒喷射后所余氧气m″=m 0-Δm=(0.5-0.15)kg=0.35 kg,因为m″＞m′，所以宇航员能顺利返回飞船.（2）设释放的氧气Δm 未知，途中所需时间为t,则m 0=kt+Δm 为宇航员返回飞船的极限条件. t=s mm v s m M v s ∆=∙∆=∙∆=905045100' 0.5=2.5×10-4×m ∆90+Δm 解得Δm 1=0.45 kg 或Δm 2=0.05 kg.分别代入t=m∆90,得t 1=200 s,t 2=1 800 s. 即宇航员安全返回飞船的最长时间为1 800 s ，最短时间只有200 s.答案：（1）能 （2）最长时间1 800 s,最短时间200 s.拓展探究10.总质量为m 的一颗返回式人造地球卫星沿半径为R 的圆形轨道绕地球运动到P 点时，接到地面指挥中心返回地面的指令，于是立即打开制动火箭向原来运动方向喷出燃气以降低速度并转到跟地球相切的椭圆轨道，如图1-4-5所示，要使卫星对地速度降为原来的98，卫星在P 处应将质量为Δm 的燃气以多大的对地速度向前喷出？图1-4-5（将连续喷气等效为一次性喷气，地球半径为R 0，地面重力加速度为g ）解析：由于地球半径R 0和地面重力加速度g 为已知，可求出人造地球卫星在原轨道上时的速度，再由动量守恒定律求出喷气速度. 地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，故R mv R GMm 22= 即v=R GM ① 又由于在地球表面附近20R GMm =mg 即GM=gR 02② 将②代入①式可得v=RgR 20 设卫星在P 点喷出的燃气对地速度为v′,卫星与燃气组成的系统动量恒定，则有mv=(m-Δm)v 98+Δmv′ 即'98)(2020mv RgR m m R gR m ∆+∆-= 解得v′=R gR mm m 2098∆∆+. 答案：RgR m m m 2098∆∆+ 11.如图1-4-6所示，在光滑的水平面上有一块质量m=1 kg 的长木板，木板上相距L=1.2 m 处各放一个质量m=1 kg 的小木块A 和B （这两个小木块可当作质点），现分别给A 木块向右的速度v 1=5 m/s,B 木块向左的速度v 2=2 m/s ，两木块沿同一直线相向运动，两木块与木板间的动摩擦因数μ=0.50，两木块相遇时作弹性碰撞（碰撞时间极短，且相互交换速度）.（g 取10 m/s 2)求：图1-4-6（1）如A 、B 始终在木板上，两木块间的最大距离.(2)要使A 、B 始终在木板上，木板的长度至少要多长？解析：（1）解法一：两木块在木板上滑动时的加速度为 a=m mg μ=0.5×10 m/s 2=5 m/s 2 经t s 两木块相遇L=v 1t-221at +v 2t-221at t=0.2 s两木块相遇前瞬间的速度分别为v 1′=4 m/sv 2′=1 m/s两木块相碰后速度交换v 1″=1 m/sv 2″=4 m/s根据动量守恒定律，可求出两木块与木板的共同速度m 2v 2″-m 1v 1″=(m 1+m 2+m)v v=314''''211122-=++-m m m v m v m m/s=1 m/s A 、B 两木块相对静止时相距最远 μmgs=22221321''21''21mv mv mv ⨯-+ s=105.02134123''''22222221⨯⨯⨯-+=-+mg mv mv mv μm=1.4 m. 解法二：两木块从开始滑动到相对静止过程中，A 、B 、C 组成的系统动量守恒： mv 1-mv 2=(m+m+m)v从能的转化和守恒来看，减小的机械能全部用来克服摩擦阻力做功转化为热能，且一对摩擦阻力做功的代数和与接触面间的相对滑动的路程有关，令两物体最终相距s ，则有 f(s+L)=2121212221-+mv mv ×3mv 2 同理可得：s=1.4 m.(2)A 、B 两木块相遇时A 向右的位移为s as A =vt-21at 2=5×0.2 m-21×5×0.22 m=0.9 m A 、B 相碰后，A 向左的速度减小到零时，向左的位移为s A ′S A ′=5212''221⨯=a v m=0.1 m 木板的最短长度为dd=s+s A -s A ′=1.4 m+0.9 m-0.1 m=2.2 m.答案：（1）1.4 m (2)2.2 m。
(vip免费)(69页)粤教版高中物理选修3-5课堂练习+课后作业(整本书汇总)
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正确．二、双项选择题5．对于碰撞现象，下列说法正确的是()A．碰撞前后，两物体的速度方向必须共线B．碰撞前后，两物体的速度方向可以不共线C．碰撞时的相互作用时间一般很短D．碰撞时的相互作用时间一般很长解析：选BC.两物体发生正碰时，碰撞前后速度共线，当两物体发生斜碰时，碰撞前后速度可以不共线，碰撞的特点之一是相互作用时间短．6．在公路上甲、乙两车相撞，发生了一起车祸，甲车司机的前胸受伤，乙车司机的后背受伤，则这起车祸可能出现的情况是()A．两车同向运动，甲车在前，乙车在后，乙车撞上甲车B．两车同向运动，乙车在前，甲车在后，甲车撞上乙车C．乙车司机在前倒车，甲车在乙车的后面向乙车运动，撞上了乙车D．两车相向运动，来不及刹车，互相撞上了解析：选BC.甲司机胸前受伤，说明车突然受到向后的力，车速突然减小；乙司机后背受伤，说明乙车速度突然增大，受到向前的力，即甲车从后面碰上乙车．7．两物体发生碰撞后分开，各自以不同的速度运动，则下列说法正确的是()A．此碰撞过程一定无机械能的损失B．此碰撞过程可能无机械能的损失C．此碰撞过程可能有机械能的损失D．此碰撞过程一定有机械能的损失解析：选BC.两物体发生碰撞后分开，各自以不同速度运动，则两物体的碰撞必定属于弹性碰撞或非弹性碰撞，所以可能有机械能的损失，也可能没有机械能的损失．8．质量为m的小球从静止于光滑水平面上的光滑圆弧某处以初速度v滑上，当小球滚下到原位置时，下列说法正确的是()A．此时小球的速度仍为vB．此过程小球和圆弧的总动能保持不变C．此过程可等效为一个弹性碰撞过程D．无法确定解析：选BC.小球再次回到原位置时，整个过程系统无机械能损失，类似于弹性碰撞，但小球的动能减小． ☆9.如图甲所示，在光滑水平面上的两个小球发生正碰，小球的质量分别为m 1和m 2.图乙为它们碰撞前后的s －t 图线．已知m 1＝0.1 kg ，m 2＝0.3 kg ，由此可以判断( )A ．碰前m 2静止，m 1向右运动B ．碰后m 2和m 1都向右运动C ．碰撞过程中系统机械能守恒D ．碰撞过程中系统损失了0.4 J 的机械能解析：选AC.由乙图可以看出，碰前m 1位移随时间均匀增加，m 2位移不变，可知m 2静止，m 1向右运动，故A 是正确的；碰后一个位移增大，一个位移减小，说明运动方向不一致，即B 错误；由乙图可以计算出碰前m 1的速度v 1＝4 m/s ，碰后速度v 1′＝－2 m/s ，碰前m 2的速度v 2＝0，碰后速度v 2′＝2 m/s ，又m 1＝0.1 kg ，m 2＝0.3 kg ，所以碰撞过程中系统损失的机械能ΔE k ＝12m 1v 21－12m 1v 1′2－12m 2v 2′2＝0，因此C 是正确的，D 是错误的． 10.如图所示，两个小球A 、B 发生碰撞，在满足下列条件时能够发生正碰的是( )A ．小球A 静止，另一个小球B 经过A 球时刚好能擦到A 球的边缘B ．小球A 静止，另一个小球B 沿着AB 两球球心连线去碰A 球C ．相碰时，相互作用力的方向沿着球心连线时D ．相碰时，相互作用力的方向与两球相碰之前的速度方向都在同一条直线上解析：选BD.根据牛顿运动定律，如果力的方向与速度方向在同一条直线上，这个力只改变速度的大小，不能改变速度的方向；如果力的方向与速度的方向不在同一直线上，则速度的方向一定发生变化，所以B 、D 项正确；A 项不能发生正碰；在任何情况下相碰两球的作用力方向都沿着球心连线，因此满足C 项条件不一定能发生正碰．故正确答案为B 、D.三、非选择题11．质量为1 kg 的A 球以3 m/s 的速度与质量为2 kg 的B 球发生碰撞，碰后两球以1 m/s 的速度一起运动．则两球的碰撞属于________类型的碰撞，碰撞过程中损失了________J 动能．解析：由于两球碰后速度相同，没有分离，因此两球的碰撞属于完全非弹性碰撞，在碰撞过程中损失的动能为ΔE k ＝12m A v 20－12(m A ＋m B )v 2 ＝⎝⎛⎭⎫12×1×32－12×3×12 J ＝3 J. 答案：完全非弹性碰撞 3☆12.小球A 、B 的质量均为m ，A 球用轻绳吊起，B 球静止放于水平地面上．现将小球A 拉起h 高度由静止释放，如图所示．小球A 摆到最低点与B 球发生对心碰撞后粘在一起共同上摆．不计两小球相互碰撞所用时间，忽略空气阻力作用，碰后两小球上升的最大高度为h 4，则在两小球碰撞过程中，两小球的内能一共增加了多少？解析：两球发生完全非弹性碰撞，动能损失转化为内能．碰撞之前的动能等于A 球原来的重力势能mgh ，碰撞之后系统的动能等于A 、B 共同的动能即上升到最大高度处的重力势能2×mgh 4＝mgh 2，所以系统损失的动能为mgh －mgh 2＝mgh 2.由能量守恒定律知系统损失的动能等于碰撞中两小球的内能增量，即两小球的内能一共增加了mgh 2. 答案：mgh 21．(双选)下列说法正确的是( )A ．人类很早就开始了对碰撞的研究，为动量守恒定律的得出奠定了基础B ．人类对碰撞的研究始于发现了动量守恒定律之后C ．碰撞是一种常见的相互作用形式D ．碰撞发生后，两物体一定在同一直线上运动解析：选AC.人类早在17世纪中叶就对碰撞现象开始了研究，碰撞现象是物体间的直接相互作用．2．(双选)碰撞现象的主要特点有( )A ．物体相互作用时间短B ．物体相互作用前速度很大C ．物体相互作用后速度很大D ．物体间相互作用力远大于外力解析：选AD.碰撞过程发生的作用时间很短，作用力很大，远大于物体受到的外力，与物体作用前及作用后的速度大小无关．3．(单选)下列属于弹性碰撞的是( )A ．钢球A 与钢球BB ．钢球A 与橡皮泥球BC ．橡皮泥球A 与橡皮泥球BD ．木球A 与钢球B解析：选A.钢球A 与钢球B 发生碰撞，形变能够完全恢复，属于弹性碰撞，A 对；钢球A 与橡皮泥球B 、橡皮泥球A 与橡皮泥球B 碰撞，形变不能恢复，即碰后粘在一起，是完全非弹性碰撞，B 、C 错；木球A 与钢球B 碰撞，形变不能够完全恢复，属于非弹性碰撞，D 错．4．(双选)下列说法正确的是( )A ．两小球正碰就是从正面碰撞B ．两小球斜碰就是从侧面碰撞C ．两小球正碰就是对心碰撞D ．两小球斜碰就是非对心碰撞解析：选CD.两小球碰撞时的速度沿着球心连线方向，称为正碰，即对心碰撞；两小球碰前的相对速度不在球心连线上，称为斜碰，即非对心碰撞．5．如图所示，在离地面3h 的平台边缘有一质量为2m 的小球A ，在其上方悬挂着一个质量为m 的摆球B ，当球B 从离平台3h 高处由静止释放到达最低点时，恰与A 发生正碰，使A 球水平抛出，已知碰后A 着地点距抛出点的水平距离为3h ，B 偏离的最大高度为h ，试求碰后两球的速度大小，并判断碰撞属于何种碰撞．解析：碰后对B 球由机械能守恒可知mgh ＝12m v 22，则v 2＝2gh .对A 球：3h ＝12gt 2，v 1t ＝3h ，解得v 1＝ 32gh . 碰前对B 球根据机械能守恒定律可得mg ×3h ＝12×m v 20，解得v 0＝6gh . 则碰撞过程中动能的损失为ΔE k ＝12m v 20－12m v 22－12×2m v 21＝12mgh 所以两球的碰撞为非弹性碰撞．答案： 32gh 2gh 非弹性碰撞一、单项选择题1．用水平力F 拉静止在地面上的桌子，作用了t 时间，但桌子未动．则力F 对桌子所做的功及在时间t 内的冲量分别为( )A ．0，FtB ．0,0C ．均不为零D ．无法确定解析：选A.由功的定义知，在力F 的方向上无位移，故做功为零；由冲量的定义知，力F 不为零，作用时间为t ，故力F 的冲量为Ft .应选A.2．一质量为m 的物体做匀速圆周运动，线速度大小为v ，当物体从某位置转过14周期时，动量改变量的大小为( )A ．0B ．m vC.2m v D ．2m v解析：选C.物体做匀速圆周运动时，动量大小不变，但方向在发生变化，故计算动量变化Δp 时应使用平行四边形定则，如图所示，设p 为初动量，p ′为末动量，而由于p 、p ′大小均为m v ，且p ′与p 垂直，则Δp 大小为2m v .选项C 正确．3．水平面上的物体M ，在水平恒力F 的作用下由静止开始运动，经时间t 后，撤去水平恒力F ，又经时间t 后物体停止运动，则物体所受的摩擦力大小为( )A ．F B.F 2C.F 3D.F 4解析：选B.对全过程应用动量定理可得Ft －2ft ＝0，则f ＝F 2.即B 选项正确． 4．关于系统动量守恒的条件，下列说法正确的是( )A ．只要系统内存在摩擦力，系统的动量就不可能守恒B ．只要系统中有一个物体具有加速度，系统的动量就不守恒C ．只要系统所受的外力为零，系统的动量就守恒D ．系统中所有物体的加速度为零时，系统的总动量不一定守恒解析：选C.由动量守恒条件知，选项C 正确，选项A 、B 错误．系统中所有物体的加速度为零时，各物体的速度恒定，动量恒定，总动量一定守恒，故选项D 错误．5．质量相同的两个小球在光滑水平面上沿连心线同向运动，球1的动量为7 kg·m/s ，球2的动量为5 kg·m/s ，当球1追上球2时发生碰撞，则碰撞后两球动量变化的可能值是( )A ．Δp 1＝－1 kg·m/s ，Δp 2＝1 kg·m/sB ．Δp 1＝－1 kg·m/s ，Δp 2＝4 kg·m/sC．Δp1＝1 kg·m/s，Δp2＝－1 kg·m/sD．Δp1＝－12 kg·m/s，Δp2＝10 kg·m/s解析：选A.两球相撞过程中满足动量守恒，即相撞过程中两球动量变化大小相等，方向相反，所以Δp1＋Δp2＝0，B、D选项错误；球2被碰后动量增大，且与原动量方向相同，即Δp2＞0，C选项错误．6．光滑水平面上，小球A以速率v运动时和静止的小球B发生碰撞，碰后A以v/2的速率弹回，而B球以v/3的速率向前运动，求A、B两球的质量之比() A．2∶3 B．2∶9C．3∶2 D．9∶2解析：选B.小球A和静止的小球B发生碰撞，取两小球为系统，受到重力和支持力的合外力为零，满足动量守恒，又因为动量是一个矢量，取A球初速度方向为正方向，设A、B小球质量分别为m1、m2，则m1v＝－m1v/2＋m2v/3，得m1∶m2＝2∶9.故B正确．二、双项选择题7．以一定的初速度竖直向上抛出一物体，空气阻力不可忽略，关于物体受到的冲量，以下说法正确的是()A．物体上升阶段和下落阶段受到重力冲量的方向相反B．物体上升阶段和下落阶段受到空气阻力冲量的方向相反C．物体在下落阶段受到重力的冲量大于上升阶段受到重力的冲量D．物体在下落阶段受到重力的冲量小于上升阶段受到重力的冲量解析：选BC.某个恒力冲量的方向与该力方向相同，即物体在上升阶段和下落阶段重力的冲量方向均竖直向下；由于空气阻力不可忽略，物体上升时间小于下落时间，即物体在下落阶段受到重力的冲量大于上升阶段受到重力的冲量．8.如图所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度v0水平地滑至车的上表面，若车表面足够长，则()A．木块的最终速度为mM＋mv0B．小车和木块所组成的系统动量守恒C．车表面越粗糙，木块减少的动量越多D．车表面越粗糙，小车获得的动量越多解析：选AB.木块和小车间存在摩擦，为内力，系统所受合外力为零，动量守恒，由m v0＝(M＋m)v，可知木块和小车最终有共同速度v＝m v0M＋m.车表面越粗糙，滑动摩擦力越大，但木块减少的动量和小车增加的动量不变．☆9.如图所示，A、B两物体质量之比m A∶m B＝3∶2，原来静止在平板小车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，A、B与C上表面间的动摩擦因数相同，地面光滑．当弹簧突然被释放后，则()A．A、B系统动量守恒B．A、B、C系统动量守恒C．小车向左运动D．小车向右运动解析：选BC.A、B组成的系统所受合外力不为0，所以动量不守恒；A、B、C组成的系统所受合外力为0，所以动量守恒，故B选项正确．对于C，它受A给它向左的摩擦力，大小为μm A g；同理它受B给它向右的摩擦力，大小为μm B g.而m A∶m B＝3∶2，所以向左的摩擦力大于向右的摩擦力，故向左运动．则选项B、C正确．三、非选择题☆10.某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘着橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．他设计的具体装置如图所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50 Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力．(1)若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距(标在图上)．A 为运动起点，则应该选择________段来计算A 碰前的速度，应选择________段来计算A 和B 碰后的共同速度．(以上空格选填“AB ”、“BC ”、“CD ”或“DE ”)(2)已测得小车A 的质量m 1＝0.40 kg ，小车B 的质量m 2＝0.20 kg ，由以上测量结果可得碰前m 1v 0＝________kg·m/s ；碰后(m 1＋m 2)v 共＝________kg·m/s.由此得出结论________________________________________________________________________．解析：(1)分析纸带上的点迹可以看出，BC 段既表示小车做匀速运动，又表示小车具有较大的速度，故BC 段能准确地描述小车A 碰前的运动情况，应当选择BC 段计算小车A 碰前的速度．而DE 段内小车运动稳定，故应选择DE 段计算碰后A 和B 的共同速度．(2)小车A 碰撞前的速度v 0＝BC 5×1f＝10.50×10－25×0.02 m/s ＝1.050 m/s 小车A 在碰撞前m 1v 0＝0.40×1.050 kg·m/s ＝0.420 kg·m/s碰后A 和B 的共同速度v 共＝DE 5×1f＝6.95×10－25×0.02 m/s ＝0.695 m/s 碰撞后A 和B(m 1＋m 2)v 共＝(0.20＋0.40)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s结论：在误差允许的范围内，碰撞前后系统的动量守恒．答案：(1)BC DE (2)0.420 0.417在误差允许的范围内，碰撞前后系统的动量守恒11．质量为0.2 kg 的小球竖直向下以6 m/s 的速度落至水平地面，再以4 m/s 的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞前后的动量变化为________kg·m/s.若小球与地面的作用时间为0.2 s ，则小球受到地面的平均作用力大小为________N ．(取g ＝10 m/s 2)．解析：以竖直向上为正方向，则v ′＝4 m/s ，v ＝－6 m/s所以小球与地面碰撞前后的动量变化为Δp ＝m v ′－m v ＝[0.2×4－0.2×(－6)] kg·m/s＝2 kg·m/s根据动量定理，得(F －mg )t ＝Δp所以平均作用力F ＝Δp t ＋mg ＝20.2N ＋0.2×10 N ＝12 N. 答案：2 1212．随着机动车数量的增加，交通安全问题日益凸显．分析交通违法事例，将警示我们遵守交通法规，珍惜生命．一货车严重超载后的总质量为49 t ，以54 km/h 的速率匀速行驶．发现红灯时司机刹车，货车即做匀减速直线运动，加速度的大小为 2.5 m/s 2(不超载时则为5 m/s 2)．(1)若前方无阻挡，问从刹车到停下来此货车在超载及不超载时分别前进多远？(2)若超载货车刹车时正前方25 m 处停着总质量为1 t 的轿车，两车将发生碰撞，设相互作用0.1 s 后获得相同速度，问货车对轿车的平均冲力多大？解析：(1)设货车刹车时速度大小为v 0、加速度大小为a ，末速度大小为v t ，刹车距离为s ，则s ＝v 20－v 2t 2a代入数据，得超载时s 1＝45 m ，若不超载s 2＝22.5 m.(2)设货车刹车后经s ′＝25 m 与轿车碰撞时的初速度大小为v 1，则v 1＝v 20－2as ′①设碰撞后两车共同速度为v 2、货车质量为M 、轿车质量为m ，由动量守恒定律得 M v 1＝(M ＋m )v 2②设货车对轿车的作用时间为Δt 、平均冲力大小为F ，由动量定理得F Δt ＝m v 2③联立①②③式，代入数据得F ＝9.8×104 N.答案：(1)45 m 22.5 m (2)9.8×104 N1．(单选)关于物体的动量，下列说法中正确的是( )A ．物体的动量越大，其惯性越大B ．物体的动量越大，其速度越大C ．物体的动量越大，其动能越大D ．物体的动量发生变化，其动能可能不变解析：选D.动量取决于质量和速度两个因素，动量是矢量，其方向与速度方向相同，动量变化时，可能是大小变化，也可能是方向变化．2．(单选)下面关于物体动量和冲量的说法不．正确的是( ) A ．物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大B ．物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变C ．物体动量变化量的方向，就是它所受合外力的冲量方向D ．物体所受合外力越大，它的动量变化就越快解析：选A.由Ft ＝Δp 知，Ft 越大，Δp 越大，但动量不一定大，它还与初状态的动量有关；冲量不仅与Δp 大小相等，而且方向相同．由F ＝p ′－p t知，物体所受合外力越大，动量变化越快．3.(双选)木块a 和b 用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b 上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图所示，当撤去外力后，下列说法中正确的是( )A ．a 尚未离开墙壁前，a 和b 系统的动量守恒B ．a 尚未离开墙壁前，a 和b 系统的动量不守恒C ．a 离开墙后，a 、b 系统动量守恒D ．a 离开墙后，a 、b 系统动量不守恒解析：选BC.撤去外力后，a 尚未离开墙壁前，弹簧对a 有弹力，因此墙壁必然对a 有压力，则a 和b 的系统所受合外力不为零，动量不守恒，B 项正确；a 离开墙后，a 和b 组成的系统所受外力只有竖直方向的重力和支持力，且这两个力的合力为零，因此a 、b 系统动量守恒，C 项正确．4．(双选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，下列哪些因素可导致实验误差( )A ．导轨安放不水平B ．小车上挡光片倾斜C ．两小车质量不相等D ．两小车碰后连在一起解析：选AB.导轨安放不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差；挡光片倾斜会导致挡光片宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差．5．光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ，质量分别为m A ＝3m 、m B ＝m C ＝m ，开始时B 、C 均静止，A 以初速度v 0向右运动，A 与B 碰撞后分开，B 又与C 发生碰撞并粘在一起，此后A 与B 间的距离保持不变．求B 与C 碰撞前B 的速度大小．解析：设A 与B 碰撞后，A 的速度为v A ，B 与C 碰撞前B 的速度为v B ，B 与C 碰撞后粘在一起的速度为v ，由动量守恒定律得对A 、B 木块：m A v 0＝m A v A ＋m B v B ①对B 、C 木块：m B v B ＝(m B ＋m C )v ②由A 与B 间的距离保持不变可知v A ＝v ③联立①②③式，代入数据得v B ＝65v 0. 答案：见解析一、单项选择题1．质量为M 的木块在光滑的水平面上以速度v 1向右运动，质量为m 的子弹以速度v 2水平向左射入木块，要使木块停下来，必须发射子弹的数目为(子弹留在木块内)( )A.(M ＋m )v 2m v 1B.M v 1(M ＋m )v 2C.M v 1m v 2D.m v 1M v 2解析：选C.设须发射数目为n ，以v 1为正方向，由动量守恒定律，得M v 1－n ·m v 2＝0，所以n ＝M v 1m v 2，故选C. 2．如图所示，甲木块的质量为m 1，以v 的速度沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m 2的乙木块，乙上连有一轻质弹簧．甲木块与弹簧接触后( )A ．甲木块的动量守恒B ．乙木块的动量守恒C ．甲、乙两木块所组成系统的动量守恒D ．甲、乙两木块所组成系统的动能守恒解析：选C.两木块在光滑水平地面上相碰，且中间有弹簧，则碰撞过程系统的动量守恒，机械能也守恒，故选项A 、B 错误，选项C 正确．甲、乙两木块碰撞前、后动能总量不变，但碰撞过程中有弹性势能，故动能不守恒，只是机械能守恒，选项D 错误．3.如图所示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的底板上放着一个小木块．木箱和小木块都具有一定的质量．现使木箱获得一个向右的初速度v 0，则( )A ．小木块和木箱最终都将静止B ．小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动C ．小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞，而木箱一直向右运动D ．如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动解析：选B.因系统受合外力为零，根据系统动量守恒可知最终两个物体以相同的速度一起向右运动，故B 正确．4．质量为M 的小车在光滑的水平地面上以速度v 0匀速向右运动，当车中的沙子从底部的漏斗中不断流下时，小车的速度将( ) A ．减小 B ．不变 C ．增大 D ．无法确定解析：选B.本题中小车与沙子组成的系统仅在水平方向上动量守恒．因沙子从车上漏出前在水平方向有速度为v 0，故沙子漏出后做平抛运动，水平方向的速度为v 0.由动量守恒定律得，小车的速度仍为v 0，即不变．5.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v 0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E p 为( )A.116m v 20B.18m v 20C.14m v 20D.12m v 20解析：选C.A 、B 速度相等时弹簧的弹性势能最大，这时设A 、B 的速度为v ，由动量守恒m v 0＝2m v ，弹性势能的最大值E p ＝12m v 20－12×2m v 2＝14m v 20. 6.如图所示，小球A 和小球B 质量相同，球B 置于光滑水平面上，球A 从高为h 处由静止摆下，到达最低点恰好与B 相撞，并粘合在一起继续摆动，它们能上升的最大高度是( )A ．h B.12h C.14h D.18h 解析：选C.对A 由机械能守恒mgh ＝12m v 2，得v ＝ 2gh .对碰撞过程由动量守恒m v ＝2m v ′，得v ′＝2gh 2.设碰撞后A 、B 整体上摆的最大高度为h ′，则2mgh ′＝12×2m v ′2，解得h ′＝h 4，C 正确． 二、双项选择题7．在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，下列现象可能的是( )A ．若两球质量相等，碰后以某一相等速率互相分开B ．若两球质量相等，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解析：选AD.碰撞过程动量守恒，若碰撞是弹性碰撞，A 正确；若碰撞后粘在一起，会以相同速率运动，D 正确．8．矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m 的子弹以速度v 水平射向滑块，若射击下层，子弹刚好不射出，若射击上层，则子弹刚好能射穿一半厚度，如图所示．上述两种情况相比较( )A ．子弹对滑块做功一样多B ．子弹对滑块做功不一样多C ．系统产生的热量一样多D ．系统产生的热量不一样多解析：选AC.由于都没有射出滑块，因此根据动量守恒，两种情况滑块最后的速度是一样的，即子弹对滑块做功一样多，再根据能量守恒，损失的机械能也一样多，故系统产生的热量一样多，选项A 、C 正确．。
粤教版高中物理选修3-5第一章+碰撞与动量守恒单元检测题+Word版含答案.doc
第一章碰撞与动量守恒单元检测题一．单项选择题。
1.两球相向运动，发生正碰，碰撞后两球均静止，于是可以判定，在碰撞以前两球( )A.质量相等B.速度大小相等C.动量大小相等D.以上都不能判定2.物体A的质量是物体B的质量的2倍，中间压缩一轻质弹簧，放在光滑的水平面上，由静止同时放开两手后一小段时间内( )A.A、B速率相同B.A的动量大于B的动量C.A受的力大于B受的力D.总动量为零3．下列说法正确的是：（）A．动量为零时，物体一定处于平衡状态 B．动能不变，物体的动量一定不变C．物体所受合外力大小不变时，其动量大小一定要发生改变D．物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动4.如图所示,一辆小车装有光滑弧形轨道,总质量为m,停放在光滑水平向上.有一质量也为m的速度为v的铁球,沿轨道水平部分射入,并沿弧形轨道上升h后,又下降而离开小下,离车后球的运动情况是( ).A．作平抛运动,速度方向与车运动方向相同B．作平抛运动,水平速度方向跟车相反C．作自由落体运动D．小球跟车有相同的速度二、双项选择题5.跳高运动员在跳高时总是跳到沙坑里或跳到海绵垫上，这样做是为了（）A．减小运动员的动量变化 B．减小运动员所受的冲量C．延长着地过程的作用时间 D．减小着地时运动员所受的平均冲力6．下列说法中正确的是（ ）A ．物体的动量发生改变，则合外力一定对物体做了功；B ．物体的运动状态改变，其动量一定改变；C ．物体的动量发生改变，其动能一定发生改变D ．物体的动能发生改变，其动量一定发生改变。
7、如图所示，A 、B 两物体的质量比m A ∶m B =3∶2，它们原来静止在平板车C 上，A 、B 间有一根被压缩了的弹簧，A 、B 与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑.当弹簧突然释放后，则有（ ） A ．A 、B 系统动量守恒B ．A 、B 、C 系统动量守恒 C ．小车向左运动D ．小车向右运动8、在一条直线上相同运动的甲、乙两个小球,它们的动能相等,已知甲球的质量大于乙球的质量.它们正碰后可能发生的情况是( ).A ．甲球停下,乙球反向运动 C ．甲球反向运动,乙球停下B ．甲、乙两球都反向运动 D ．甲、乙两球都反向运动,且动能仍相等三、实验题。
高中物理第一章实验探究碰撞中动量的变化规律学案(含解析)粤教版选修3-5
学案3 实验：探究碰撞中动量的变化规律[学习目标定位] 1.掌握沿同一条直线运动的两个物体碰撞前后速度的测量方法.2.计算两物体碰撞前后的总动量，并进行比较．猜想与假设为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动．设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度与我们规定的正方向一致取正值，相反取负值，根据实验求出两物体碰撞前动量p＝m1v1＋m2v2和碰撞后动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看一看p与p′有什么关系？实验设计1．实验设计要考虑的问题(1)如何保证碰撞前后两物体的速度在同一条直线上．(2)如何测定碰撞前、后两物体的速度．2．实验案例：气垫导轨上的实验实验器材有气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等．气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光条、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图2所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样就大大减小了由摩擦产生的误差．图1图2(1)质量的测量：用天平测量 (2)速度的测量：用光电计时器测量设s 为滑块上挡光条的宽度，t 为光电计时器显示的滑块上挡光条经过光电门的时间，则v ＝s t.(3)不同碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量．实验步骤1．调节气垫导轨，使其水平．是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止．2．按说明书连接好光电计时器与光电门．3．如图3所示，把中间夹有弯形弹簧片的两个滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中．图34．如图4所示，在滑片上安装好弹性碰撞架．两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿与各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度．测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中．图45．如图5所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞一起运动经过另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中．图56．根据上述各次碰撞的实验数据寻找物体碰撞时动量的变化规律．气垫导轨实验数据记录表一、利用气垫导轨结合光电门的测量例 1 为了探究物体碰撞时动量变化的规律，实验最好在气垫导轨上进行，这样就可以大大减小阻力，使滑块在碰撞后的运动可以看成是匀速运动，使实验的可靠性及准确度得以提高．在某次实验中，A、B两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用频闪摄像的方法每隔0.4秒的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的延续时间很短，可以忽略不计，如图6所示，已知A、B之间的质量关系是m B＝1.5m A，拍摄共进行了4次，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，滑块A原来处于静止状态，设A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10 cm至105 cm这段范围内运动(以滑块以上的箭头位置为准)，试根据闪光照片求出：图6(1)A 、B 两滑块碰撞前后的速度各为多少？(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后两个物体的总动量是否不变． 解析 (1)分析题图可知碰撞后⎩⎪⎨⎪⎧v B ′＝Δs B ′Δt ＝0.20.4m/s ＝0.5 m/s ；v A′＝ Δs A′Δt ＝0.30.4m/s ＝0.75 m/s.从发生碰撞到第二次拍摄照片，A 运动的时间是t 1＝Δs A ″v A ′＝0.150.75s ＝0.2 s ，由此可知：从第一次拍摄照片到发生碰撞的时间为t 2＝(0.4－0.2)s ＝0.2 s ，则碰撞前B 物体的速度为v B ＝ Δs B ″t 2＝0.20.2m/s ＝1.0 m/s ，由题意得v A ＝0.(2)碰撞前：m A v A ＋m B v B ＝1.5m A ，碰撞后：m A v A ′＋m B v B ′＝0.75m A ＋0.75m A ＝1.5m A ，所以m A v A ＋m B v B ＝m A v A ′＋m B v B ′，即碰撞前后两个物体总动量不变．答案 见解析点拨 (1)图示滑块位置只是对应运动中不同时刻的几个状态；(2)碰撞不一定发生在闪光时刻；(3)在不计碰撞时间的情况下，相邻两位置对应的时间仍为闪光间隔，但碰撞前后滑块速度不同，所以在这0.4 s 内不可以用总位移与总时间的比值求速度． 二、利用光滑水平面结合打点计时器的测量例2 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中动量的变化规律的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推动小车A 使之做匀速直线运动．然后与原来静止在前方的小车B 相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图7所示．在小车A 后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz ，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．图7(1)若已得到打点纸带如图8所示，并测得各计数点间距离标在图上，A 为运动起始的第一点．则应选________段来计算小车A 的碰前速度，应选______段来计算小车A 和小车B 碰后的共同速度(填“AB ”“BC ”“CD ”或“DE ”)．图8(2)已测得小车A 的质量m A ＝0.40 kg ，小车B 的质量m B ＝0.20 kg ，由以上的测量结果可得：碰前两小车的总动量为______ kg·m/s，碰后两小车的总动量为______ kg·m/s. 解析 (1)因小车做匀速运动，应取纸带上打点均匀的一段来计算速度，碰前BC 段点距相等，碰后DE 段点距相等，故取BC 段、DE 段分别计算碰前小车A 的速度和碰后小车A 和小车B 的共同速度．(2)碰前小车速度v A ＝s BC T ＝10.50×10－20.02×5m/s ＝1.05 m/s其动量p A ＝m A v A ＝0.40×1.05 kg·m/s＝0.420 kg·m/s碰后小车A 和小车B 的共同速度v AB ＝s DE T ＝6.95×10－20.02×5m/s ＝0.695 m/s碰后总动量p AB ＝(m A ＋m B )v AB ＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s从上面计算可知：在实验误差允许的范围内碰撞前后总动量不变． 答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417点拨 (1)实验前要把木板的一端垫起，以平衡摩擦力．(2)此实验关键是求小车的速度，而小车碰撞前后的速度是利用纸带上匀速运动过程打下的点求解，为了减小测量的相对误差，应多测几个间距来求速度． 三、利用摆球结合机械能守恒定律的测量例3 用如图9所示装置探究碰撞中动量的变化规律，质量为m A 的钢球A 用细线悬挂于O 点，质量为m B 的钢球B 放在小支柱N 上，离地面高度为H ，O 点到A 球球心距离为L ，使悬线在A 球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α，A 球释放后摆到最低点时恰好与B 球正碰，碰撞后，A 球把轻质指示针OC 推移到与竖直方向夹角为β处，B 球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D ，保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B 球的落点．图9(1)图中s 应是B 球初始位置到________的水平距离． (2)实验中需要测量的物理量有哪些？ (3)实验中动量遵循的关系式是怎样的？解析 由机械能守恒定律可知：m A gL (1－cos α)＝12m A v 2A ，则A 球向下摆到与B 球相碰前的速度为v A ＝2gL1－cos α，碰后A 球的速度v A ′＝2gL 1－cos β，碰后B 球做平抛运动，v B ′＝s t ＝s2Hg＝sg2H.在碰撞中物体质量与速度的乘积之和不变，则m A v A ＝m A v A ′＋m B v B ′.故有m A 2gL 1－cos α＝m A 2gL 1－cos β＋m B sg 2H答案 (1)落地点(2)L 、α、β、H 、s 、m A 、m B (3)m A 2gL1－cos α＝m A 2gL1－cos β＋m B sg 2H.[概念规律题组]1．(双选)若用打点计时器做探究碰撞中的不变量的实验，下列操作正确的是( ) A ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量 B ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘合在一起 C ．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车 D ．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源 答案 BC2．图1中，设挡光条宽度为3 cm ，两滑块碰撞后，左侧滑块通过左侧光电计时装置时记录时间为3×10－1s ，而右侧滑块通过右侧光电计时装置时记录时间为2×10－1s ，则两滑块碰撞后的速度大小分别是________、________.图1答案 0.1 m/s 0.15 m/s解析 题图中滑块上的部分为挡光条，挡光条有一定的宽度，设为s .气垫导轨的框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置．当挡光条穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t ，则滑块相当于在s 的位移上运动了时间t ，所以滑块匀速运动的速度v ＝s t .则v 左＝3×10－2m3×10－1s＝0.1 m/s ，v 右＝3×10－2m2×10－1s ＝0.15 m/s. 3.图2某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图2所示，将这一系统置于光滑水平桌面上．烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，验证两木块相互作用的过程中动量是否守恒．(1)该同学还须具备的器材是______________；(2)需要直接测量的数据是______________；(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是________．答案 (1)刻度尺、天平 (2)两木块质量m 1、m 2及其平抛运动的水平位移s 1、s 2 (3)m 1s 1＝m 2s 2解析 (1)设两木块质量分别为m 1、m 2，离开桌面至落地的过程是平抛运动，其水平位移为s 1、s 2，烧断细线前后由m 1、m 2两木块组成的系统若动量守恒，则有m 1v 1＝m 2v 2，又因平抛运动的竖直位移为h ＝12gt 2，故t ＝ 2h g ，即两木块运动时间相等，所以m 1s 1t ＝m 2s 2t，即m 1s 1＝m 2s 2.4．“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m 1＝15 g ，原来静止的被碰小球m 2＝10 g ，由实验测得它们在碰撞前后的x －t 图象如图3所示，由图可知，入射小球碰撞前的动量是________，入射小球碰撞后的动量是________，被碰小球碰撞后的动量是________．由此得出结论________．图3答案 0.015 kg·m/s 0.007 5 kg·m/s 0.007 5 kg·m/s 碰撞中mv 的矢量和是守恒的量解析 由题图可知碰撞前m 1的速度大小v 1＝0.20.2m/s ＝1 m/s ，故碰撞前m 1v 1＝0.015 kg×1 m/s ＝0.015 kg·m/s.碰撞后m 1的速度大小v 1′＝0.3－0.20.4－0.2 m/s ＝0.5 m/s ，m 2的速度大小v 2′＝0.35－0.20.4－0.2 m/s ＝0.75 m/s ，故m 1v 1′＝0.015 kg×0.5 m/s＝0.007 5 kg·m/s，m 2v 2′＝0.01×0.75kg·m/s＝0.007 5 kg·m/s，可知m1v1＝m1v1′＋m2v2′.[方法技巧题组]5．有甲、乙两辆小车，质量分别为m1＝302 g、m2＝202 g，甲小车拖有纸带，通过打点计时器记录它的运动情况，乙小车静止在水平桌面上，甲小车以一定的速度向乙小车运动，跟乙小车发生碰撞后与乙小车粘合在一起共同运动．这个过程中打点计时器在纸带上记录的点迹如图4所示，在图上还标出了用刻度尺量出的各点的数据，已知打点计时器的打点频率为50 Hz.图4(1)从纸带上的数据可以得出：两车碰撞过程经历的时间大约为________ s；(结果保留两位有效数字)(2)碰前甲车的质量与速度的乘积大小为______ kg·m/s，碰后两车的质量与速度的乘积之和为________ kg·m/s；(结果保留三位有效数字)(3)从上述实验中能得出什么结论？答案(1)0.10 (2)0.202 0.203(3)在误差允许范围内，两车的质量与速度的乘积之和保持不变，即m1v1＝(m1＋m2)v′解析本题通过分析纸带来确定甲车速度的变化．从纸带上0点开始每0.02 s内甲车位移分别为13.2 mm、13.5 mm、13.5 mm、12.6 mm、11.7 mm、10.8 mm、9.9 mm、9 mm、8.1 mm、8 mm、8 mm.(1)从以上数据可知从第3点到第8点是碰撞过程，则t＝5×0.02 s＝0.10 s，该段时间内甲车做减速运动．(2)碰前甲车速度v1＝40.23×0.02×10－3 m/s＝0.670 m/s，碰前甲车质量与速度的乘积m1v1＝0.302 kg×0.670 m/s≈0.202 kg·m/s；碰后两车的速度v2′＝v1′＝v′＝118.3－94.2×10－3 m/s≈0.402 m/s，碰后两车的质量与速度的乘积之和(m1＋m2)v′＝3×0.02(0.302＋0.202)×0.402 kg·m/s≈0.203 kg·m/s.(3)在误差允许范围内，两车的质量与速度的乘积之和保持不变，即m1v1＝(m1＋m2)v′. 6．某同学用如图5甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找不变量，图中PQ 是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点．P为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B 球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点．若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零点与O点对齐．图5(1)碰撞后B球的水平射程应为______ cm.(2)在以下选项中，本次实验不需要测量的有________．A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C．测量A球或B球的直径D．测量A球和B球的质量(或两球质量之比)E．测量G点相对于水平槽面的高度答案(1)65.0(64.9和65.1也对) (2)CE解析(1)将10个点圈在圆内的最小圆的圆心作为平均落点，可由刻度尺测得碰撞后B 球的水平射程为65.0cm，因最后一位数字为估读值，所以允许误差±0.1 cm，因此64.9cm和65.1 cm也是正确的．(2)从同一高度做平抛运动飞行的时间t相同，而水平方向为匀速直线运动，故水平位移s＝vt，所以只要测出小球飞行的水平位移，就可以用水平位移代替平抛初速度，亦即碰撞前后的速度．证明m A·OP与m A·OM＋m B·ON是否相等，即可以说明两个物体碰撞前后各自的质量与其速度的乘积之和是否相等，故必须测量的是两球的质量和水平射程，即选项A、B、D是必须进行的测量，答案为C、E.[创新应用题组]7．某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的动量变化的规律”的实验，气垫导轨装置如图6甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图乙所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．图6(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2(所用滑块1、2如图丙所示)放在气垫导轨的中间；⑥先________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图丁所示；⑧测得滑块1(包括撞针)的质量310 g ，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g ；试着完善实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，计算可知，两滑块相互作用前总动量为________ kg·m/s；两滑块相互作用以后总动量为______ kg·m/s(保留三位有效数字)．(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是________________________________________．答案 (1)接通打点计时器的电源 放开滑块 1 (2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦解析 (2)作用前滑块1的速度v 1＝0.20.1m/s ＝2.0 m/s ，其动量为0.310 kg×2.0 m/s ＝0.620 kg·m /s ，作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v ＝0.1680.14m/s ＝1.2 m/s ，其总动量为(0.310 kg ＋0.205 kg)×1.2 m/s＝0.618 kg·m/s.。
物理粤教版选修3-5课后集训：第一章1.物体的碰撞 含解析 精品
课后集训基础达标1.关于碰撞的特点，下列说法正确的是（）A.碰撞的过程时间极短B.碰撞时，质量大的物体对质量小的物体作用力大C.碰撞时，质量大的物体对质量小的物体作用力和质量小的物体对质量大的物体的作用力相等D.质量小的物体对质量大的物体作用力大解析：物体的碰撞就是两个物体的相互作用.遵循牛顿第三定律，故选项C正确，选项B、D错误；碰撞过程是短暂的、瞬间完成的，故选项A正确.答案：AC2.两个物体发生碰撞（）A.碰撞中一定产生了内能B.碰撞过程中，组成系统的动能可能不变C.碰撞过程中，系统的总动能可能增大D.碰撞过程中，系统的总动能可能减小解析：碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞，弹性碰撞系统的总动能不变，则选项B正确；非弹性碰撞系统的动能一定减小，则选项D正确，选项A、C错误.答案：BD3.关于碰撞的说法，正确的是（）A.发生正碰的系统，总动能一定不变B.发生正碰的系统，总动能可能减小C.发生斜碰的系统，总动能一定减小D.发生斜碰的系统，总动能可能不变解析：正碰和斜碰是物体碰撞的形式，可能是弹性碰撞也可能是非弹性碰撞，关键在组成物体的材料性质，故选项B、D正确.A、C错误.答案：BD4.关于碰撞下列说法正确的是（）A.自然界中的碰撞都是有害的B.人们利用碰撞可以实现好多有益的物理过程C.科学家利用高能粒子的碰撞发现新粒子D.人们研究碰撞是利用有益的碰撞，避免有害的碰撞解析：在我们生活中存在着各种形式的碰撞，有的碰撞对人类有益，有些碰撞对人类是有危害的，故选项B、C、D正确，选项A错误.答案：BCD综合运用5.试列举一些体育项目中的碰撞.解答：篮球与篮板、与地面的碰撞；乒乓球与球拍、与桌面的碰撞；网球与球拍的碰撞等等.6.试述弹性碰撞和非弹性碰撞的区别.解答：在完全弹性碰撞中，碰撞的物体形状能够完全恢复，碰撞前后动能没有损失，非弹性碰撞可分为非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，在非弹性碰撞中，碰撞物体的形状不能有很大的恢复，其系统的动能有一部分转化成了内能，动能有较大的损失，在完全非弹性碰撞中，碰撞物体形状不能恢复，系统的动能损失得最多.拓展探究7.在地上反复摔打一块泥巴，泥巴摔在地上是什么碰撞？为什么泥巴的温度会升高？解答：泥巴摔在地上不反弹是完全非弹性碰撞，损失的机械能转化为内能使之温度升高.。
2020年粤教版高中物理选修3-5课后练习(4)(含答案解析)
2020年粤教版选修3-5课后练习（4）一、单选题（本大题共2小题，共8.0分）1.关于冲量和动量，以下说法正确的是A. 物体的运动状态改变，不一定受到冲量的作用B. 物体运动时合外力的冲量方向与物体动量方向相同C. 物体的动量发生了改变，则合外力一定对物体做了功D. 运动物体动量方向与即时速度方向相同，而合外力的冲量与合外力的方向相同2.如图所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象系统，则此系统在从子弹即将射入木块到弹簧压缩至最短的过程中A. 动量守恒，机械能守恒B. 动量不守恒，机械能不守恒C. 动量守恒，机械能不守恒D. 动量不守恒，机械能守恒二、多选题（本大题共2小题，共8.0分）3.从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是A. 掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小B. 掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，而掉在草地上的玻璃杯动量改变小C. 掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，而掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D. 掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用时间短，而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时间长4.向空中发射一物体。
不计空气阻力，当物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂为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速度方向相反B. 从炸裂到落地这段时间里，a飞行的水平距离一定比b的大C. a，b一定同时到达地面D. 炸裂的过程中，a中受到的爆炸力的冲量大小一定相等三、填空题（本大题共1小题，共4.0分）5.在利用碰撞做“验证动量守恒定律”实验中，实验装置如图所示，仪器按要求安装好后开始实验，先是不放被碰小球，重复实验若干次；然后把被碰小球静止放在斜槽末端的水平部分的前端边缘处，又重复实验若干次，在白纸上记录下重锤位置和各次实验时小球落点的平均位置，依次为O、M、P、N，设入射小球和被碰小球的质量分别为、，且，则：入射小球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放，其目的是______．A.为了使入射小球每次都能水平飞出槽口B.为了使入射小球每次都以相同的动量到达槽口C.为了使入射小球在空中飞行的时间不变D.为了使入射小球每次都能与被碰小球对心碰撞下列有关本实验的说法中正确的有______．A.未放被碰小球和放了被碰小球时，入射小球的落点分别为M、PB.未放被碰小球和放了被碰小球时，入射小球的落点分别为P、MC.未放被碰小球和放了被碰小球时，入射小球的落点分别为N、MD.在误差允许的范围内若测得，则表明碰撞过程中由、两球组成的系统动量守恒．四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）6.试在下述简化情况下由牛顿定律导出动量守恒定律的表达式：系统是两个质点，相互作用力是恒力，不受其他力，沿直线运动要求说明推导过程中每步的根据，以及式中各符号和最后结果中各项的意义．7.如图所示，在同一竖直面上，质量为2m的小球A静止在光滑斜面的底部，斜面高度为小球受到弹簧的弹性力作用后，沿斜面向上运动．离开斜面后，达到最高点时与静止悬挂在此处的小球B发生弹性碰撞，碰撞后球B刚好能摆到与悬点O同一高度，球A沿水平方向抛射落在水平面C上的P点，O点的投影与P的距离为已知球B质量为m，悬绳长L，视两球为质点，重力加速度为g，不计空气阻力，求：球B在两球碰撞后一瞬间的速度大小；球A在两球碰撞前一瞬间的速度大小；弹簧的弹性力对球A所做的功．8.如图所示，一条轨道固定在竖直平面内，粗糙的ab段水平，bcde段光滑，cde段是以O为圆心、R为半径的一小段圆弧，圆心O与在ab同一水平线上．可视为质点的物块A和B紧靠在一起，静止于b处，A的质量是B的3倍．两物块在足够大的内力作用下突然分离，分别向左、右始终沿轨道运动．B到d点时速度沿水平方向，此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的倍，A与ab段的动摩擦因数为，重力加速度为g，求：物块B在d点的速度大小；物块A滑行的距离s和时间t．五、简答题（本大题共2小题，共16.0分）9.一人平躺在木板上，腹部放一块大条石，另一人用大铁锤猛击大条石，石裂开而人无恙请勿模仿。