2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動(dòng)量守恒 第2課時(shí) 碰撞 反沖和火箭課時(shí)訓(xùn)練 教科版.doc

第2課時(shí)碰撞反沖和火箭1.(2018福建泉州質(zhì)檢)“爆竹聲中一歲除,春風(fēng)送暖入屠蘇”,爆竹聲響是辭舊迎新的標(biāo)志,是喜慶心情的流露.有一個(gè)質(zhì)量為3m的爆竹斜向上拋出,到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v0、方向水平向東,在最高點(diǎn)爆炸成質(zhì)量不等的兩塊,其中一塊質(zhì)量為2m,速度大小為v,方向水平向東;則另一塊的速度為(C)A.3v0-vB.2v0-3vC.3v0-2vD.2v0+v解析:由動(dòng)量守恒定律3mv0=2mv+mv,得v=3v0-2v,選項(xiàng)C正確.2.(多選)A,B兩球沿同一條直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),如圖所示的xt圖像記錄了它們碰撞前后的運(yùn)動(dòng)情況,其中a,b分別為A,B碰撞前的xt圖像.c為碰撞后它們的xt圖像.若A球質(zhì)量為1 kg,則B球質(zhì)量及碰后它們的速度大小為(BD)A.2 kgB. kgC.4 m/sD.1 m/s解析:由圖像可知碰撞前二者都做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),va= m/s= -3 m/s,vb= m/s=2 m/s,碰撞后二者連在一起做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),vc= m/s=-1 m/s.碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒,即mAva+mBvb=(mA+mB)vc可解得mB= kg由以上可知選項(xiàng)B,D正確.3.(2018山東泰安模擬)質(zhì)量相等的A,B兩球在光滑水平面上沿同一直線(xiàn)向同一方向運(yùn)動(dòng),A球的動(dòng)量是7 kgm/s,B球的動(dòng)量是5 kgm/s,當(dāng)A球追上B球時(shí)發(fā)生碰撞,則碰撞后A,B兩球的動(dòng)量可能值是(A)A.pA=6 kgm/s,pB=6 kgm/sB.pA=3 kgm/s,pB=9 kgm/sC.pA=-2 kgm/s,pB=14 kgm/sD.pA=-4 kgm/s,pB=17 kgm/s解析:根據(jù)碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)量守恒判斷,碰前系統(tǒng)動(dòng)量是12 kgm/s,而D選項(xiàng)中,碰后系統(tǒng)動(dòng)量為13 kgm/s,不滿(mǎn)足系統(tǒng)動(dòng)量守恒,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;根據(jù)能量不增加判斷,選項(xiàng)C的動(dòng)能增加,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;設(shè)mA=mB=m,對(duì)A項(xiàng),碰撞前后動(dòng)能的變化為Ek=+-(+)=-<0,碰撞過(guò)程總動(dòng)能不增加,選項(xiàng)A正確;對(duì)B項(xiàng),碰撞前后動(dòng)能的變化為Ek=+-(+)=>0,碰撞過(guò)程總動(dòng)能增加,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.4.(2017安徽馬鞍山二模)如圖所示,光滑水平面上有大小相同的A,B兩球在同一直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng).兩球質(zhì)量關(guān)系為mB=2mA,規(guī)定向右為正方向,A,B兩球的動(dòng)量均為6 kgm/s,運(yùn)動(dòng)中兩球發(fā)生碰撞,碰撞后A球的動(dòng)量增量為-4 kgm/s,則(A)A.左方是A球,碰撞后A,B兩球速度大小之比為25B.左方是A球,碰撞后A,B兩球速度大小之比為110C.右方是A球,碰撞后A,B兩球速度大小之比為25D.右方是A球,碰撞后A,B兩球速度大小之比為110解析:由mB=2mA,知碰前vB<vA.若左方為A球,設(shè)碰后二者速度分別為vA,vB由題意知pA=mAvA=2 kgm/s,pB=mBvB=10 kgm/s,由以上各式得=,選項(xiàng)A正確;若右方為A球,由于碰前動(dòng)量都為6 kgm/s,且mB=2mA,vA>vB,則兩球不可能相碰,選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤.5.在靜水上浮著一只長(zhǎng)為L(zhǎng)=3 m、質(zhì)量為300 kg的小船,船尾站著一質(zhì)量為60 kg的人,開(kāi)始時(shí)人和船都靜止.若人勻速?gòu)拇沧叩酱^,不計(jì)水的阻力.則船將(A)A.后退0.5 mB.后退0.6 mC.后退0.75 mD.一直勻速后退解析:船和人組成的系統(tǒng),在水平方向上動(dòng)量守恒,人在船上行進(jìn),船向后退,以人的速度方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒定律得m人v1-m船v2=0.人從船頭走到船尾,設(shè)船后退的位移大小為x,則人相對(duì)于岸的位移大小為L(zhǎng)-x.則m人-m船=0,代入數(shù)據(jù)解得x=0.5 m,船向后退了0.5 m,選項(xiàng)A正確,B,C錯(cuò)誤;人與船組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,系統(tǒng)初動(dòng)量為零,人停止運(yùn)動(dòng)時(shí)人的動(dòng)量為零,由動(dòng)量守恒定律可知,船的動(dòng)量也為零,船停止運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D 錯(cuò)誤.6.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826136(2018河北衡水模擬)(多選)甲物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的速度為v1,與靜止的乙物體相碰,碰撞過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失,下列結(jié)論正確的是(ABC)A.當(dāng)乙的質(zhì)量等于甲的質(zhì)量時(shí),碰撞后乙的速率是v1B.當(dāng)乙的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于甲的質(zhì)量時(shí),碰撞后乙的速率是2v1C.當(dāng)乙的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲的質(zhì)量時(shí),碰撞后甲的速率是v1D.碰撞過(guò)程中甲對(duì)乙做的功大于乙的動(dòng)能增量解析:由于碰撞過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失,故是彈性碰撞,根據(jù)動(dòng)量守恒得m1v1=m1v1+m2v2,由機(jī)械能守恒得m1=m1v12+m2v22,解得兩物體碰后的速度v1=v1,v2=v1.當(dāng)m1=m2時(shí),v2=v1,選項(xiàng)A正確;當(dāng)m1m2時(shí),v2=2v1,選項(xiàng)B正確;當(dāng)m1m2時(shí),v1=-v1,選項(xiàng)C正確;根據(jù)動(dòng)能定理可知,碰撞過(guò)程中甲對(duì)乙做的功等于乙的動(dòng)能增量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.7.(2018陜西西安模擬)(多選)如圖所示,物體A靜止在光滑的水平面上,A的左邊固定有輕質(zhì)彈簧,與A質(zhì)量相等的物體B以速度v向A運(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生碰撞,A,B始終沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),則A,B組成的系統(tǒng)動(dòng)能損失最大的時(shí)刻是(AC)A.A,B速度相等時(shí)B.A的速度等于v時(shí)C.彈簧壓縮至最短時(shí)D.B的速度最小時(shí)解析:在壓縮彈簧的過(guò)程中,系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能.當(dāng)A,B速度相等時(shí),此時(shí)彈簧壓縮至最短,系統(tǒng)損失的動(dòng)能最多,彈簧的彈性勢(shì)能最大,選項(xiàng)A,C正確.8.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826137(2018山東濟(jì)南模擬)(多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧的一端固定在墻上,另一端與質(zhì)量為m的物體A相連,A放在光滑水平面上,有一質(zhì)量與A相同的物體B從高h(yuǎn)處由靜止開(kāi)始沿光滑曲面滑下,與A相碰后一起將彈簧壓縮,彈簧復(fù)原過(guò)程中某時(shí)刻B與A分開(kāi)且沿原曲面上升.下列說(shuō)法正確的是(BD)A.彈簧被壓縮時(shí)所具有的最大彈性勢(shì)能為mghB.彈簧被壓縮時(shí)所具有的最大彈性勢(shì)能為mghC.B能達(dá)到的最大高度為hD.B能達(dá)到的最大高度為h解析:對(duì)B下滑過(guò)程,據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mgh=m,則得B剛到達(dá)水平地面時(shí)的速度v0=,與A碰撞過(guò)程,以A,B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,取向右為正方向,根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得mv0=2mv,得A與B碰撞后的共同速度為v=v0,所以彈簧被壓縮時(shí)所具有的最大彈性勢(shì)能為Epm=2mv2=mgh,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),A與B將分開(kāi),B以v的速度沿斜面上滑,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mgh=mv2,解得B能達(dá)到的最大高度為h=h,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.9.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826138如圖所示,質(zhì)量為km的小球a,用l1=0.4 m的細(xì)線(xiàn)懸掛于O1點(diǎn),質(zhì)量為m小球b,用l2=0.8 m的細(xì)線(xiàn)懸掛于O2點(diǎn),且O1,O2兩點(diǎn)在同一條豎直線(xiàn)上,讓小球a靜止下垂,將小球b向右拉起,使細(xì)線(xiàn)水平,從靜止釋放,兩球剛好在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)心相碰,相碰后,小球a向左擺動(dòng),細(xì)線(xiàn)與豎直方向最大偏角為60,兩小球可視為質(zhì)點(diǎn),空氣阻力忽略不計(jì),僅考慮首次碰撞,取g=10 m/s2.求:(1)兩球相碰前小球b的速度大小;(2)討論k可能的取值范圍;(3)所有滿(mǎn)足題干要求的碰撞情形中,k取何值時(shí)機(jī)械能損失最多?解析:(1)對(duì)小球b下擺過(guò)程:mgl2=m得出碰前vb=4 m/s.(2)小球a上擺過(guò)程:kmgl1(1-cos 60)=km碰后va=2 m/s對(duì)兩球碰撞過(guò)程有mvb=mvb+kmva,得出vb=4-2k(m/s).由碰撞過(guò)程動(dòng)能不增加有mmvb2+km,得出k3,此外由碰撞中合理性原則不可穿得:vb=4-2kva=2(m/s),得出k1.綜上所述1k3.(3)碰撞中動(dòng)能損失E=m-mvb2-m,可以得出當(dāng)k=1.5時(shí),動(dòng)能損失最大.答案:(1)4 m/s(2)1k3(3)1.510.(2018遼寧沈陽(yáng)質(zhì)檢)平板車(chē)停在水平光滑的軌道上,平板車(chē)上有一人從固定在車(chē)上的貨廂邊沿水平方向順著軌道方向跳出,落在平板車(chē)上的A點(diǎn),距貨廂水平距離為l=4 m,如圖所示.人的質(zhì)量為m,車(chē)連同貨廂的質(zhì)量為M=4 m,貨廂高度為h=1.25 m(g取10 m/s2).求:(1)車(chē)在人跳出后到落到A點(diǎn)期間的反沖速度;(2)車(chē)在地面上移動(dòng)的位移是多少?人落在A(yíng)點(diǎn)并站定以后,車(chē)還運(yùn) 動(dòng)嗎?解析:(1)人從貨廂邊跳離的過(guò)程,系統(tǒng)(人、車(chē)和貨廂)的動(dòng)量守恒,設(shè)人的水平速度是v1,車(chē)的反沖速度是v2,則mv1-Mv2=0,解得v2=v1.人跳離貨廂后做平拋運(yùn)動(dòng),車(chē)以v2做勻速運(yùn)動(dòng),由h=gt2,解得運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=0.5 s.在這段時(shí)間內(nèi)人的水平位移x1和車(chē)的位移x2分別為x1=v1t,x2=v2t由題圖可知x1+x2=l,即v1t+v2t=l,聯(lián)立解得v2= m/s=1.6 m/s.(2)車(chē)的水平位移x2為x2=v2t=1.60.5 m=0.8 m.人落到車(chē)上A點(diǎn)的過(guò)程,系統(tǒng)水平方向的動(dòng)量守恒,人落到車(chē)上前的水平速度仍為v1,車(chē)的速度為v2,落到車(chē)上后設(shè)共同速度為v,根據(jù)水平方向動(dòng)量守恒得mv1-Mv2=(M+m)v,則v=0.故人落到車(chē)上A點(diǎn)站定后車(chē)的速度為零,故車(chē)不再運(yùn)動(dòng).答案:(1)1.6 m/s(2)0.8 m不運(yùn)動(dòng)11.如圖所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊A,B的質(zhì)量分別為m和3m,靜止放在光滑水平地面上,物塊A,B間夾有一小塊炸藥(炸藥的質(zhì)量可以忽略不計(jì)).某時(shí)刻炸藥爆炸使物塊A,B脫離,然后物塊A與一質(zhì)量為2m且以速度v0向右滑動(dòng)的物塊C發(fā)生碰撞,物塊A,C碰撞后,物塊A,B,C具有相同的速度.若炸藥爆炸釋放的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為物塊A,B的機(jī)械能,求炸藥爆炸時(shí)釋放的化學(xué)能.解析:炸藥爆炸時(shí),由動(dòng)量守恒定律可得3mvB=mvA,A,C碰撞過(guò)程中滿(mǎn)足動(dòng)量守恒定律2mv0-mvA=3mvB聯(lián)立解得vA=v0,vB=v0,根據(jù)能量守恒定律得爆炸時(shí)釋放的化學(xué)能E=m+3m=m.答案:m12.一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m=200 g的氣體,氣體離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出時(shí)的速度v=1 000 m/s.設(shè)火箭質(zhì)量M=300 kg,發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘噴氣 20次.(1)當(dāng)?shù)谌螄姵鰵怏w后,火箭的速度為多大?(2)運(yùn)動(dòng)第1 s末,火箭的速度為多大?解析:(1)設(shè)噴出三次氣體后火箭的速度為v3,以火箭和噴出的三次氣體為研究對(duì)象,據(jù)動(dòng)量守恒定律得(M-3m)v3-3mv=0,故v3=2 m/s.(2)發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘噴氣20次,以火箭和噴出的20次氣體為研究對(duì)象,根據(jù)動(dòng)量守恒定律得(M-20m)v20-20mv=0,故v20=13.5 m/s.答案:(1)2 m/s(2)13.5 m/s13.導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826139如圖所示,光滑水平軌道右邊與墻壁連接,木塊A,B和半徑為0.5 m的光滑圓軌道C靜置于光滑水平軌道上,A,B,C質(zhì)量分別為1.5 kg,0.5 kg,4 kg.現(xiàn)讓A以6 m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng),之后與墻壁碰撞,碰撞時(shí)間為0.3 s,碰后速度大小變?yōu)? m/s.當(dāng)A與B碰撞后會(huì)立即粘在一起運(yùn)動(dòng),已知g=10 m/s2,求:(1)A與墻壁碰撞過(guò)程中,墻壁對(duì)小球平均作用力的大小;(2)AB第一次滑上圓軌道所能達(dá)到的最大高度h.解析:(1)A與墻壁碰撞過(guò)程,規(guī)定水平向左為正,對(duì)A由動(dòng)量定理有Ft=mAv2-mA(-v1)解得F=50 N.(2)A與B碰撞過(guò)程,對(duì)A,B系統(tǒng),水平方向動(dòng)量守恒有mAv2=(mB+mA)v3A,B滑上斜面到最高點(diǎn)的過(guò)程,對(duì)A,B,C系統(tǒng),水平方向動(dòng)量守恒有(mB+mA)v3=(mB+mA+mC)v4由能量關(guān)系(mB+mA)=(mB+mA+mC)+(mB+mA)gh解得h=0.3 m.答案:(1)50 N(2)0.3 m