鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1章 动量及其守恒定律第4节 弹性碰撞与非弹性碰撞巩固练习

1.4弹性碰撞与非弹性碰撞同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．在光滑水平地面上有两个相同的木块 A、B，质量都为m。现 B 静止，A 向 B 运动，发生正碰并粘合在一起运动。两木块组成的系统损失的机械能为ΔE，则碰前A 球的速度等于（　　）

A． B． C．2 D．2

2．如图所示，在光滑水平面上，用等大反向的力F1、F2分别同时作用于A、B两个静止的物体上、已知mA<mB，经过相同的时间后同时撤去两力，以后两物体相碰并粘为一体，则粘合体最终将（　　）

A．静止 B．向右运动 C．向左运动 D．无法确定

3．在光滑水平地面上，有两个质量分别为、的小物体，运动后发生正碰，碰撞时间极短，碰后两物体粘在一起，两物体碰撞前后的图像如图所示．以下判断正确的是（　　）

A． B．

C．碰撞前后的动量不变 D．碰撞前后两物体的总机械能不变

4．一光滑水平地面上静止放着质量为m、半径为R的光滑圆弧轨道，质量也为m小球从轨道最左端的A点由静止滑下（AC为水平直径），重力加速度为g，下列正确的是（　　）

A．小球不可能滑到圆弧轨道右端最高端C

B．小球向右运动中轨道先向左加速运动，后向右加速运动

C．轨道做往复运动，离原先静止位置最大距离为

D．B小球通过最低点时速度

5．如图所示，滑块A、C质量均为m，滑块B质量为 ．开始时A、B分别以 的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动，现将C无初速地放在A上，并与A粘合不再分开，此时A与B相距较近，B与挡板碰撞将以原速率反弹，A与B碰撞将粘合在一起．为使B能与挡板碰撞两次， 应满足（     ）

A．

B．

C．

D．

6．如图所示，三辆完全相同的平板小车a、b、c成一直线排列，质量均为M，静止在光滑水平面上。c车上有一静止的质量为m的小孩。现跳到b车上，接着又立即从b车跳到a车上。小孩跳离c车和b车时对地的水平速度均为v。小孩跳到a车上后相对a车保持静止，则（　　）

A．a、b、c三车组成的系统水平方向动量守恒 B．b、c两车运动速率相等

C．b的速率为 D．a的速率为

7．2017年7月5日消息，近5年来，火箭军各部累计发射数百枚导弹，是最具有打击力和威慑力的战略部队．假设将发射导弹看成如下模型：静止的实验导弹总质量M=3300㎏，当它以相对于地面速度喷出质量为Δm=300㎏的高温气体后，导弹的速度为（喷出气体过程中重力和空气阻力可忽略）（        ）

A．-10m/s B．12m/s C．10m/s D．-12m/s

8．在浙江省桐庐中学举办的首届物理周活动中，“高楼落蛋”比赛深受同学们喜爱。某小组同学将装有鸡蛋的保护装置从艺术楼四楼窗口外侧（离地高12.8m）静止释放。已知该装置与地面的碰撞时间为0.6s，不计空气阻力，在装置与地面碰撞过程中，鸡蛋对装置产生的平均作用力大小约为（　　）

A．0.2N B．2.0N C．20N D．200N

9．A，B两物体在同一直线上沿同一方向运动，A的质量是5kg，速度是9m/s，B的质量是3kg，速度是5m/s。A从后面追上B，他们相互作用一段时间后，B的速度增大为10m/s，方向不变，这时A的速度大小为（　　）

A．5m/s B．6m/s C．7m/s D．8m/s

10．某机车以0.8 m/s的速度驶向停在铁轨上的15节车厢，跟它们对接。机车跟第1节车厢相碰后，它们连在一起具有一个共同的速度，紧接着又跟第2节车厢相碰，就这样，直至碰上最后一节车厢。设机车和车厢的质量都相等，则跟最后一节车厢相碰后车厢的速度为（铁轨的摩擦忽略不计）（　　）

A．0.053 m/s B．0.05 m/s C．0.057 m/s D．0.06 m/s

11．现有甲、乙两滑块，质量分别为2m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动并发生碰撞。若碰撞后，甲滑块静止不动，则碰撞过程中损失的机械能为（　　）

A． B． C． D．

12．北京时间2009年3月1日下午15时36分，在距月球表面100km的圆轨道上运行的质量为 (连同燃料)的“嫦娥一号”卫星，在北京航天飞行控制中心科技人员的控制下发动机点火。在极短的时间内以4.92km/s的速度（相对月球表面）向前喷出质量为50kg的气体后，卫星减速。只在月球引力的作用下下落，最后成功撞击到月球东经52.36度、南纬1.50度的预定的丰富海区域，实现了预期目标，为中国探月一期工程画上一个圆满的句号。已知月球的半径，月球表面的重力加速度g’=1.8m/s2。则“嫦娥一号”喷气后的速度约为（  ）

A．1.10 km/s B．1.56km/s C．2.88km/s D．3.78km/s

13．如图所示，质量为M足够长的长木板A静止在光滑的水平地面上，质量为m的木块B以水平速度v0冲上A，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上。若从B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中，木板A向前运动了1m，并且M>m。则B相对A的位移可能为（　　）

A．0.5m B．1m C．2m D．2.5m

14．质量为M的平板车P，质量为m的小物块Q的大小不计，位于平板车的左端，系统原来静止在光滑水平面地面上，一不可伸长的轻质细绳长为R，一端悬于Q正上方高为R处，另一端系一质量也为m的小球（大小不计）。今将小球拉至悬线与竖直位置成60°角，由静止释放，小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短，且无能量损失，已知最终滑块Q刚好没有掉下去，Q与P之间的动摩擦因数为μ，M：m=4：1，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．小球与滑块Q碰撞之前瞬间的速度是

B．小球到达最低点时，细绳对小球的拉力为3mg

C．平板车P的长度为

D．滑块Q和小车共速时车运动的距离为

15．如图所示，半径R=0.4m的半圆柱固定于水平地面上，O为圆心，一可看做质点的小物块质量为m2，放置于半圆柱的最高点。在O点正上方距O点2.0m处有一个悬点，将细绳的一端系于悬点，细绳另一端悬挂一个可看成质点的小球，小球质量为m1。将小球拉至细线与竖直方向成θ=60°位置，由静止释放小球，小球恰与小物块发生正碰，碰后小球和小物块分离，小物块恰好从半圆柱的最高点脱离圆柱面，不计一切阻力，重力加速度g取10m/s2，则m1：m2可能正确的是（　　）

A．1：4 B．1：2 C．4：3 D．3：2

二、填空题（共4题）

16．总质量为M的列车以速度v在平直轨道上匀速行驶，行驶中各车厢受阻力均为车重的k倍，某时刻列车后面质量为m的车厢脱钩而机车牵引力未变，当脱钩的车厢刚停下时，前面列车的速度是_____。

17．在核反应堆中用石墨做慢化剂使中子减速，中子以一定速度与静止碳核发生正碰，碰后中子反向弹回，则碰后碳核的运动方向与此时中子运动的方向_____（选填“相反”或“相同”），碳核的动量_____（选填“大于”、“等于”或“小于”） 碰后中子的动量．

18．如图所示，光滑水平面上滑块A、C质量均为m=1kg，B质量为M=3kg。开始时A、B静止，C以初速度v0=2m/s滑向A，与A碰后C的速度变为零，A向右运动与B发生碰撞并粘在一起，则：A与B碰撞后的共同速度大小为___________m/s。

19．用图甲实验装置验证动量守恒定律。主要步骤为：

①将斜槽固定在水平桌面上，使槽的末端水平；

②让质量为的入射球多次从斜槽上位置静止释放，记录其平均落地点位置；

③把质量为的被碰球静置于槽的末端，再将入射球从斜槽上位置静止释放，与被碰球相碰，并多次重复，记录两小球的平均落地点位置；

④记录小球抛出点在地面上的垂直投影点，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、、与的距离分别为、、，如图乙，分析数据：

（1）实验中入射球和被碰球的质量应满足的关系为___________。

A．       B．       C．

（2）（单选）关于该实验，下列说法正确的有__________。

A．斜槽轨道必须光滑

B．铅垂线的作用是检验斜槽末端是否水平

C．入射球和被碰球的半径必须相同

D．实验中必须测量出小球抛出点的离地高度

（3）若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为___________；若碰撞是弹性碰撞，还应满足的关系式为__________。（均用题中所给物理量的符号表示）

三、综合题（共4题）

20．如图所示，左右两侧各有一个固定的斜面。一长2.4m的水平传送带与两斜面平滑连接，以的恒定速度沿顺时针转动。左侧斜面光滑，有一质量为m的小物块A被固定其上，A距传送带的竖直高度。右侧斜面水平倾角为，一质量为3m的小物块B置于斜面的最下端（距离传送带有极短的距离，可以忽略不计）。小物块A与传送带之间的动摩擦因数，与右侧斜面之间的动摩擦因数；小物块B与右侧斜面之间的动摩擦因数。已知两物块均可视为质点，小物块A经过斜面与传送带连接处时无机械能损失；最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现由静止释放小物块A，在其运动过程中与小物块B发生的正碰均可视为弹性碰撞。（）求：

（1）小物块A与B第一次碰撞后的瞬间，小物块B的速度大小；

（2）小物块A与B第二次碰撞后的瞬间，小物块A的速度大小；

（3）小物块B能上升的最大高度h。

21．如图所示，一个熊孩子把质量为 M ＝1.9 kg 的物块放在光滑的水平桌面边缘处于静止状态，此时桌面离水平地面的高度为 h ＝1.25 m，然后他用橡皮枪把质量为 m ＝0.1 kg 的子弹以v0     ＝10 m/s 的水平速度射入物块后，并留在木块中离开桌面（g   ＝10 m/s2），求：

(1)子弹和木块一起将以多大的速度水平抛出去？

(2)子弹射入木块的过程中系统损失的机械能为多少？

(3)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离为多少？

22．有人设想:可以在飞船从运行轨道进入返回地球程序时，借飞船需要减速的机会，发射一个小型太空探测器，从而达到节能的目的．如图所示，飞船在圆轨道Ⅰ上绕地球飞行，其轨道半径为地球半径的k倍（k>1）．当飞船通过轨道Ⅰ的A点时，飞船上的发射装置短暂工作，将探测器沿飞船原运动方向射出，并使探测器恰能完全脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零，而飞船在发射探测器后沿椭圆轨道Ⅱ向前运动，其近地点B到地心的距离近似为地球半径R．以上过程中飞船和探测器的质量均可视为不变．已知地球表面的重力加速度为g．

（1）求飞船在轨道Ⅰ运动的速度大小；

（2）若规定两质点相距无限远时引力势能为零，则质量分别为M．m的两个质点相距为r时的引力势能，式中G为引力常量．在飞船沿轨道Ⅰ和轨道Ⅱ的运动过程，其动能和引力势能之和保持不变；探测器被射出后的运动过程中，其动能和引力势能之和也保持不变．

①求探测器刚离开飞船时的速度大小；

②已知飞船沿轨道Ⅱ运动过程中，通过A点与B点的速度大小与这两点到地心的距离成反比．根据计算结果说明为实现上述飞船和探测器的运动过程，飞船与探测器的质量之比应满足什么条件．

23．如图所示，有两个物体A、紧靠着放在光滑的水平面上，A的质量为，的质量为，有一颗质量为的子弹以的水平速度射入A，经过0.01s后又射入物体，最后停在中．若子弹对A的平均作用力大小为3×103N，求

（1）A、分离时A的速度；

（2）的最终速度大小

参考答案：

1．C

2．A

3．B

4．D

5．D

6．D

7．D

8．B

9．B

10．B

11．D

12．B

13．D

14．C

15．B

16．

17．     相反     大于

18．0.5

19．     C     C         

20．(1)2m/s；(2)；(3)0.11m

21．（1）0.5m/s；（2）4.75J；（3）0.25m

22．（1）；（2）① ；②

23．（1）6m/s ；（2） 21.94m/s