精品新人教版高中物理选修35同步练习试题164及答案.docx

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精品新人教版高中物理选修35同步练习试题164及答案

高中物选修3-5配套试题解析 

碰撞

1.质量为=1g,b=2g的小球在光滑的水平面上发生碰撞,碰撞前后两球的位移—时间图象如图4-1所示,则可知碰撞属于(  )

A.弹性碰撞      

B.非弹性碰撞

.完全非弹性碰撞

D.条件不足,不能判断

解析:

由-图象知,碰撞前v=3/,vb=0,碰撞后v′=-1/,v′b=2/,碰撞前动能v+bv=J,碰撞后动能v′+bv′=J,故机械能守恒;碰撞前动量v+bvb=3g·/,碰撞后动量v′+bv′b=3g·/,故动量守恒,所以碰撞属于弹性碰撞。

答案:

A

2.如图4-2所示,具有一定质量的小球A固定在轻杆的一端,轻杆另一端悬挂在小车支架的O点。

用手将小球拉至水平,此时小车静止于光滑的水平面上,放手让小球摆下与B处固定的油泥碰击后粘在一起,则小车将(  )

A.向右运动

B.向左运动

.静止不动

D.小球下摆时,车向左运动后又静止

解析:

球与车组成的系统水平方向满足动量守恒定律,而系统的初态总动量为零,故D选项正确。

答案:

D

3.三个相同的木块A、B、从同一高度处自由下落,其中木块A刚开始下落的瞬间被水平飞的子弹击中,木块B在下落到一定高度时,才被水平飞的子弹击中,木块未受到子弹打击。

若子弹均留在木块中,则三木块下落的时间A、B、的关系是(  )

A.A

B.A>B<

.A=

D.A=B<

解析:

木块做自由落体运动,木块A被子弹击中做平抛运动,木块B在子弹击中瞬间竖直方向动量守恒v=(M+′)v′,即v′<v,木块B竖直方向速度减小,所以A=<B。

答案:

4如图4-3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物体碰前的速度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,下列结论中正确的是(  )

A.P的速度恰好为零

B.P与Q具有相同的速度

.Q刚开始运动

D.Q的速度等于v

解析:

P物体接触弹簧后,在弹簧弹力的作用下,P做减速运动,Q做加速运动,P、Q间的距离减小,当P、Q两物体速度相等时,弹簧被压缩到最短,所以B正确,A、错误。

由于作用过程中动量守恒,设速度相同时速度为v′,则v=(+)v′,所以弹簧被压缩至最短时,P、Q的速度v′=,故D错误。

答案:

B

5如图4-4所示,在光滑水平面上停放质量为装有弧形槽的小车。

现有一质量也为的小球以v0的水平速度沿与切线水平的槽口向小车滑去(不计摩擦),到达某一高度后,小球又返回小车右端,则(  )

A.小球在小车上到达最高点时的速度大小为v0/2

B.小球离车后,对地将向右做平抛运动

.小球离车后,对地将做自由落体运动

D.此过程中小球对车做的功为v/2

解析:

小球到达最高点时,小车和小球相对静止,且水平方向总动量守恒,小球离开车时类似完全弹性碰撞,两者速度互换。

答案:

A、、D

6.在光滑水平面上,动能为E0、动量的大小为p0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞,碰撞前后球1的运动方向相反。

将碰撞后球1的动能和动量的大小分别记为E1、p1,球2的动能和动量的大小分别记为E2、p2,则下列关系式不正确的是(  )

A.E1

B.p1

.E2>E0  

D.p2>p0

解析:

球1与球2碰撞,碰撞前后的动能关系应为E0≥E1+E2。

因此E1<E0,E2<E0,选项A正确,不正确;由p=,结合E1<E0,可知p1<p0,选项B正确;设球1初动量方向为正方向,由动量守恒定律得:

p0=-p1+p2,所以p2=p0+p1,可见p2>p0,选项D正确。

答案:

A、B、D

7.质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的动量是7g·/,B球的动量是5g·/,当A球追上B球发生碰撞,则碰撞后A、B两球的动量可能值是(  )

A.pA=6g·/,pB=6g·/

B.pA=3g·/,pB=9g·/

.pA=-2g·/,pB=14g·/

D.pA=-4g·/,pB=17g·/

解析:

从碰撞前后动量守恒pA+pB=p′A+p′B验证,A、B、三种皆有可能。

从总动能

++≥看,只有A可能。

答案:

A

8如图4-5所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。

质量关系为B=2A,规定向右为正方向,A、B两球的动量大小均为6g·/,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4g·/,则(  )

A.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为25

B.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为110

.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为25

D.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为110

解析:

由质量关系,动量关系,动量增量关系判断球的位置。

由B=2A、pB=pA知:

vA=2vB。

对两球发生碰撞的情况进行讨论:

.A球在左方,都向右运动。

由动量守恒定律得:

p′A=2g·/,p′B=10g·/,

即=,故=。

b.A球在左方,且A向右运动,B向左运动,由题意知p′A=2g·/,p′B=2g·/,A、B两球碰后继续相向运动是不可能的。

c.B球在左方,A球在右方,则此种情况下ΔpA>0,与题中给定不符.

由以上分析知,只有第一种情况成立。

答案:

A

9.质量为1g的小球A以8/的速率沿光滑水平面运动,与质量为3g的静止小球B发生正碰后,A、B两小球的速率vA和vB可能为(  )

A.vA=5/

B.vA=-3/

.vB=1/

D.vB=6/

解析:

若A、B发生弹性碰撞,则动量和机械能均守恒,Av0=AvA+BvB及Av=Av+Bv,解得vA=v0=-4/,vB=v0=4/。

若A、B发生完全非弹性碰撞,则仅动量守恒,Av0=(A+B)v,解得v=v0=2/。

故A的速度范围-4/≤vA≤2/,小球B的速度范围2/≤vB≤4/,B正确。

答案:

B

10.如图4-6所示,一轻质弹簧两端连着物体A和B,放在光滑的水平面上,物体A被水平速度为v0的子弹击中,子弹嵌在其中,已知物体A的质量是B的质量的,子弹的质量是B的质量的。

求:

(1)A物体获得的最大速度;

(2)弹簧压缩量最大时B物体的速度。

解析:

(1)子弹射入物体A时,两者组成的系统动量守恒,

故0v0=(0+A)vA,

将A=B,0=B代入,

得vA=v0。

此后因弹簧压缩,A受向左的弹力作用而做减速运动,速度减小,故v0是A获得的最大速度。

(2)弹簧压缩量最大时,A、B相距最近,其速度相等,由子弹、A、B组成的系统动量守恒,即0v0=(0+A+B)vB,

得vB=v0=v0。

答案:

(1) 

(2)

11如图4-7所示,一定长度的木板静止在光滑的水平地面上,其质量为M=18g。

木板左端放一木块,其质量为=190g,木板与木块间动摩擦因μ=04。

质量为0=10g的子弹以v0=200/的速度水平打入木块并留在其中,最后木块恰好到达木板的右端。

求:

(1)木块到达木板右端所用的时间;

(2)木板的长度。

解析:

(1)子弹打入木块过程所用时间极短,并且相互作用力远大于木块所受的摩擦力,故子弹与木块组成的系统动量守恒。

设子弹打入木块后的速度为v1,有0v0=(0+)v1

得v1=v0=10/

木块在木板上滑动时,带动木板向右加速,因地面光滑,子弹、木块与木板组成的系统动量守恒,最后三者速度相等,设为v2,则

0v0=(0++M)v2

得v2=v0=1/

木块沿木板做匀减速运动,

加速度1==μg=4/2

故木块在木板上的运动时间==225。

(2)如图所示,木块向右减速的位移

1==12375

木板向右加速的位移2==1125

故木板长度L=1-2=1125。

答案:

(1)225 

(2)1125

12.如图4-8所示,坡道顶端距水平面高度为,质量为1的小物块A从坡道顶端由静止滑下,进入水平面上的滑道时无机械能损失,为使A制动,将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上,另一端与质量为2的挡板B相连,弹簧处于原长时,B恰位于滑道的末端O点。

A与B碰撞时间极短,碰后结合在一起共同压缩弹簧,已知在OM段A、B与水平面间的动摩擦因均为μ,其余各处的摩擦不计,重力加速度为g,求:

(1)物块A在与挡板B碰撞前瞬间速度v的大小;

(2)弹簧最大压缩量为d时的弹性势能Ep(设弹簧处于原长时弹性势能为零)。

解析:

(1)由机械能守恒定律,有

1g=1v2,v=

(2)A、B在碰撞过程中内力远大于外力,由动量守恒,有

1v=(1+2)v′。

A、B克服摩擦力所做的功W=μ(1+2)gd。

由能量守恒定律,有

(1+2)v′2=Ep+μ(1+2)gd。

解得Ep=g-μ(1+2)gd。

答案:

(1) 

(2)-μ(1+2)gd

13.如图4-9所示,在同一竖直平面上,质量为2的小球A静止在光滑斜面的底部,斜面高度为H=2L。

小球受到弹簧的弹力作用后,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上的P点,O点的投影O′与P的距离为L/2。

已知球B的质量为,悬绳长L,视两球为质点。

重力加速度为g,不计空气阻力。

求:

(1)球B在两球碰撞后一瞬间的速度大小;

(2)球A在两球碰撞前一瞬间的速度大小;

(3)弹簧的弹性力对球A所做的功。

解析:

(1)设碰撞后的一瞬间,球B的速度为v′B,由于球B恰能摆到与悬点O同一高度,根据动能定:

-gL=0-v′①

v′B=②

(2)球A到达最高点时,只有水平方向速度,与球B发生弹性碰撞。

设碰撞前的一瞬间,球A水平速度为v,碰撞后的一瞬间,球A速度为v′。

球A、B系统碰撞过程动量守恒和机械能守恒:

2v=2v′+v′B③

×2v=×2v′+v′④

由②③④式解得:

v′=⑤

即球A在碰撞前一瞬间的速度大小v=⑥

(3)碰后球A做平抛运动,设从抛出到落地时间为,平抛高度为y,则:

=v′⑦

y=g2⑧

由⑤⑦⑧式解得:

y=L。

以球A为研究对象,弹簧的弹性力所做的功为W,从静止位置运动到最高点:

W-2g(y+2L)=×2v⑨

由⑤⑥⑦⑧⑨式得:

W=gL。

答案:

(1) 

(2) (3)gL

14.小球A和B的质量分别为A和B,且A>B。

在某高度处将A和B先后从静止释放。

小球A与水平地面碰撞后向上弹回,在释放处下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰。

设所有碰撞都是弹性的,碰撞时间极短。

求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。

解析:

根据题意,由运动规律可知,小球A与B碰撞前的速度大小相等,设均为v0。

由机械能守恒有

AgH=Av①

设小球A与B碰撞后的速度分别为v1和v2,以竖直向上方向为正,由动量守恒有

Av0+B(-v0)=Av1+Bv2②

由于两球碰撞过程中能量守恒,故

Av+Bv=Av+Bv③

联立②③式得

v2=v0④

设小球B能上升的最大高度为,由运动公式有

=⑤

由①④⑤式得

=2H

答案:

2H

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