2019-2020年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 第四節(jié) 碰撞自我小測(cè) 新人教版選修3-5.doc

2019-2020年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 第四節(jié) 碰撞自我小測(cè) 新人教版選修3-51在光滑的水平面上有A、B兩球，其質(zhì)量分別為mA、mB，兩球在t0時(shí)刻發(fā)生正碰，并且在碰撞過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失，兩球在碰撞前后的速度時(shí)間圖象如圖所示，下列關(guān)系式正確的是（） AmA>mB BmA<mB CmAmB D無(wú)法判斷2質(zhì)量為m的小球A以水平速率v與靜止在光滑水平面上質(zhì)量為3m的小球B正碰后，小球A的速率為，則碰后B球的速度為（以A球原方向?yàn)檎较颍ǎ〢. Bv C D. 3質(zhì)量為M的木塊在光滑的水平面上以速度v1向右運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為m的子彈以速度v2向左射入木塊并停留在木塊中，要使木塊停下來(lái)，發(fā)射子彈的數(shù)目是（）A. B. C. D.4. 在光滑水平面上有三個(gè)完全相同的小球，它們?cè)谕粭l直線上，2、3小球靜止，并靠在一起，1球以速度v0射向它們，如圖所示。設(shè)碰撞中不損失機(jī)械能，則碰后三個(gè)小球的速度可能是（） Av1=v2=v3=v0 Bv10，v2v3v0Cv10，v2v3v0 Dv1v20，v3v05質(zhì)量分別是m和m的兩球發(fā)生正碰前后的位移跟時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，由此可知，兩球的質(zhì)量之比mm為（）A13 B31 C11 D126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(dòng)，與位于正前方的質(zhì)量為m的靜止的 木塊發(fā)生碰撞，碰撞的時(shí)間極短。在此碰撞過(guò)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（Mm0）vMv1mv2m0v3B擺球的速度不變，小車和木塊的速度變?yōu)関1和v2，滿足MvMv1mv2C擺球的速度不變，小車和木塊的速度都變?yōu)閡，滿足Mv（Mm）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（Mm0）v（Mm0）7甲、乙兩球在水平光滑軌道上同方向運(yùn)動(dòng)，已知它們的動(dòng)量分別是p15 kgm/s、p27 kgm/s，甲從后面追上乙并發(fā)生碰撞，碰后乙的動(dòng)量為10 kgm/s，則兩球的質(zhì)量m1與m2的關(guān)系可能是（）Am1m2 B2m1m2 C4m1m2 D6m1m281920年，質(zhì)子已被發(fā)現(xiàn)，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福曾預(yù)言可能有一種質(zhì)量與質(zhì)子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫作中子。1930年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用射線轟擊鈹（Be）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見的、貫穿力極強(qiáng)的不知名射線和另一種粒子。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這種不知名射線具有如下特點(diǎn)：在任意方向的磁場(chǎng)中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；這種射線的速度小于光速的十分之一；用它轟擊含有氫核的物質(zhì)，可以把氫核打出來(lái)；用它轟擊含有氮核的物質(zhì)，可以把氮核打出來(lái)，并且被打出的氫核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似等于152。若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核均為靜止，碰撞過(guò)程中沒有機(jī)械能的損失。已知?dú)浜说馁|(zhì)量MH與氮核的質(zhì)量MN之比等于114。試根據(jù)上面所述的各種情況，通過(guò)具體分析說(shuō)明該射線是不帶電的，但不是射線，而是由中子組成的。9（xx課標(biāo)全國(guó)卷）如圖，光滑水平直軌道上有三個(gè)質(zhì)量均為m的物塊A、B、C。B的左側(cè)固定一輕彈簧（彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì)）。設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧；當(dāng)A、B速度相等時(shí)，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。假設(shè)B和C碰撞過(guò)程時(shí)間極短。求從A開始?jí)嚎s彈簧直至與彈簧分離的過(guò)程中，（1）整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能；（2）彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能。參考答案1解析：由圖象知，A球以初速度與原來(lái)靜止的B球碰撞，碰后A球反彈且速度小于初速度，根據(jù)碰撞規(guī)律知，A球質(zhì)量小于B球質(zhì)量。答案：B2解析：由動(dòng)量守恒定律知，若碰后A球運(yùn)動(dòng)方向不變，則mvm3mvB，所以vB<，由于這時(shí)B球的速度小于A球的速度，B球又是在運(yùn)動(dòng)方向的前面，這是不可能的，若碰后A球被反彈回去，則有mvm（）3mvB，所以vB，故D正確。答案：D3解析：設(shè)發(fā)射子彈的數(shù)目為n，由動(dòng)量守恒可知：nmv2Mv10，解得n，選項(xiàng)D正確。答案：D4. 解析：由題設(shè)條件，三個(gè)小球在碰撞過(guò)程中總動(dòng)量和總動(dòng)能守恒。設(shè)各球質(zhì)量均為m，則碰撞前系統(tǒng)總動(dòng)量為mv0，總動(dòng)能應(yīng)為mv。假如選項(xiàng)A正確，則碰后總動(dòng)量為mv0，這顯然違反動(dòng)量守恒定律，故不可能；假如選項(xiàng)B正確，則碰后總動(dòng)量為mv0，這也違反動(dòng)量守恒定律，故也不可能；假如選項(xiàng)C正確，則碰后總動(dòng)量為 mv0，但總動(dòng)能為mv，這顯然違反機(jī)械能守恒定律，故也不可能；假如選項(xiàng)D正 確，則通過(guò)計(jì)算其既滿足動(dòng)量守恒定律，也滿足機(jī)械能守恒定律，故選項(xiàng)D正確。答案：D5 解析：從xt圖可知m、m碰撞前速度分別為v14 m/s，v20，m、m碰撞后的速度相同，v1v2v1 m/s。根據(jù)動(dòng)量守恒列式：mv1mv2（mm）v，即4m（mm）1，得mm13，選項(xiàng)A正確。答案：Av1mv26解析：小車與木塊碰撞，且碰撞時(shí)間極短，因此相互作用只發(fā)生在木塊和小車之間，懸掛的擺球在水平方向未受到力的作用，故擺球在水平方向的動(dòng)量未發(fā)生變化，即擺球的速度在小車與木塊碰撞過(guò)程中始終不變，由此可知A和D兩種情況不可能發(fā)生；選項(xiàng)B的說(shuō)法對(duì)應(yīng)于小車和木塊碰撞后又分開的情況，選項(xiàng)C的說(shuō)法對(duì)應(yīng)于小車和木塊碰撞后粘在一起的情況，兩種情況都有可能發(fā)生，故選項(xiàng)B、C正確。答案：BC7解析：兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，p1p2p1p2，得p12 kgm/s，碰撞后動(dòng)能不可以增加，所以有得，m2m1。若要甲追上乙，碰撞前必須滿足v1>v2，即>得m2>m1。碰撞后甲不能超越乙，必須滿足v1v2即，得m25m1。綜合知m1m25m1，C正確。答案：C8解析：由特點(diǎn)可知該射線不帶電，是由中性的粒子流組成的。設(shè)該射線的粒子質(zhì)量為m，轟擊氫核和氮核前速度為v，碰撞過(guò)程無(wú)機(jī)械能損失，題目給出的氫核和氮核的速度是未知粒子與之發(fā)生正碰后的速度，設(shè)該粒子正碰后速度為v1。在打出氫核的過(guò)程中，有動(dòng)量守恒：mvmv1MHvH機(jī)械能守恒：聯(lián)立以上兩式得vH同理，在打出氮核的過(guò)程中，可解得vN代入vHvN152和MHMN114，解得mMH，該粒子的質(zhì)量與氫核質(zhì)量相等，這種粒子是中子。答案：見解析9解析：（1）從A壓縮彈簧到A與B具有相同速度v1時(shí)，對(duì)A、B與彈簧組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律得mv02mv1此時(shí)B與C發(fā)生完全非彈性碰撞，設(shè)碰撞后的瞬時(shí)速度為v2，損失的機(jī)械能為E，對(duì)B、C組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒和能量守恒定律得mv12mv2mvE（2m）v聯(lián)立式得Emv（2）由式可知v2<v1，A將繼續(xù)壓縮彈簧，直至A、B、C三者速度相同，設(shè)此速度為v3，此時(shí)彈簧被壓縮至最短，其彈性勢(shì)能為Ep。由動(dòng)量守恒和能量守恒定律得mv03mv3mvE（3m）vEp聯(lián)立式得Epmv答案：（1）mv（2）mv