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1、2019-2020年高中物理第16章动量守恒定律16.4碰撞课时作业新人教版题组一碰撞的特点及可能性分析1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，碰后两球都静止答案A解析若两球质量相等，碰前两球总动量为零，碰后总动量也应该为零，由此分析可得A可能、B不可能；若两球质量不同，碰前两球总动量不为零，碰后总动量也不能为零，D不可能；若两球质量不同且碰后以某一相等速率分开，则总动量方向与质量较大的球的动量方向相同，与碰前总动
2、量方向相反，C不可能2.如图1，两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右，滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态可能是()图1AA和B都向左运动 BA和B都向右运动CA静止，B向右运动 DA向左运动，B向右运动答案D解析两球碰撞过程动量守恒，取水平向右方向为正方向，碰撞前系统总动量：pmAvAmBvBm2v02m(v0)0，则碰撞后系统的总动量也为零，那么A、B应都静止或向相反方向运动，知D正确3(多选)质量为m的小球A在光滑的水平面上以速度v与静止在光滑水平面上的质量为2m的小球B发生正碰，碰撞后，A球的
3、动能变为原来的，那么碰撞后B球的速度大小可能是()A.v B.v C.v D.v答案AB解析设A球碰后的速度为vA，由题意有mvmv2，则vAv，碰后A的速度有两种可能，因此由动量守恒有mvmv2mvB或mvmv2mvB，解得vBv或v.4(多选)两个小球A、B在光滑的水平地面上相向运动，已知它们的质量分别是mA4 kg，mB2 kg，A的速度vA3 m/s(设为正)，B的速度vB3 m/s，则它们发生正碰后，其速度可能分别为()A均为1 m/s B4 m/s和5 m/sC2 m/s和1 m/s D1 m/s和5 m/s答案AD解析由动量守恒，可验证四个选项都满足要求再看动能变化情况：Ek前m
4、AvmBv27 JEk后mAvA2mBvB2由于碰撞过程中总动能不可能增加，所以应有Ek前Ek后，据此可排除B；选项C虽满足Ek前Ek后，但A、B沿同一直线相向运动，发生碰撞后各自仍然保持原来的速度方向，这显然是不符合实际的，因此C选项错误；验证A、D均满足Ek前Ek后，且碰后状态符合实际，故正确选项为A、D.题组二碰撞模型的处理5(多选)下列说法正确的是()A在弹性碰撞中，系统的动量和机械能都守恒B在完全非弹性碰撞中，系统损失的机动能最大C在非弹性碰撞中，系统的动量和机械能都不守恒D在非弹性碰撞中，系统的动量守恒而机械能不守恒答案ABD6.如图2所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定
5、有轻质弹簧，与A质量相同的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是()图2AA开始运动时 BA的速度等于v时CB的速度等于零时 DA和B的速度相等时答案D解析对A、B组成的系统由于水平面光滑，所以动量守恒而对A、B、弹簧组成的系统机械能守恒，即A、B动能与弹簧弹性势能之和为定值当A、B速度相等时，可类似于A、B的完全非弹性碰撞，A、B总动能损失最多此时弹簧形变量最大，弹性势能最大7(多选)如图3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xt图象已知m10.1 kg，由此可以判断()图
6、3A碰前m2静止，m1向右运动B碰后m2和m1都向右运动C由动量守恒可以算出m20.3 kgD碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能答案AC解析由xt(位移时间)图象的斜率知，碰前m2静止，m1速度大小为v1 m/s4 m/s，方向只有向右才能与m2相撞，A正确，B错误；碰后m2向右运动v22 m/s，m1向左运动v12 m/s，两球运动方向相反，根据动量守恒定律得，m1v1m2v2m1v1，代入解得m20.3 kg，C正确；碰撞过程中系统损失的机械能为Em1vm1v12m2v22，代入解得E0，D错误8.如图4所示，木块A和B质量均为2 kg，置于光滑水平面上B与一轻质弹簧一端相连，弹簧另一
7、端固定在竖直挡板上，当A以4 m/s的速度向B撞击时，A、B之间由于有橡皮泥而粘在一起运动，那么弹簧被压缩到最短时，具有的弹性势能大小为()图4A4 J B8 J C16 J D32 J答案B解析A与B碰撞过程动量守恒，有mAvA(mAmB)vAB，所以vAB2 m/s.当弹簧被压缩到最短时，A、B的动能完全转化成弹簧的弹性势能，所以Ep(mAmB)v8 J.9. (多选)如图5所示，在光滑水平面上停放质量为m装有弧形槽的小车现有一质量也为m的小球以v0的水平速度沿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()图5A小球在弧形槽中上升的最大高度为B小球离车后，
8、对地将向右做平抛运动C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mv答案CD10质量为80 kg的冰球运动员甲，以5 m/s的速度在水平冰面上向右运动时，与质量为100 kg、速度为3 m/s的迎面而来的运动员乙相碰，碰后甲恰好静止假设碰撞时间极短，下列说法中正确的是()A碰后乙向左运动，速度大小为1 m/sB碰后乙向右运动，速度大小为7 m/sC碰撞中甲、乙的机械能总共增加了1 450 JD碰撞中甲、乙的机械能总共损失了1 400 J答案D解析甲、乙组成的系统动量守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得：m甲v甲m乙v乙m乙v乙，解得：v乙1 m/s，方向水平向右；碰撞过程
9、机械能损失：Em甲vm乙vm乙v乙280521003210012 J1 400 J.题组三碰撞模型的综合应用11如图6所示，光滑水平面上质量为1 kg的小球A以2.0 m/s 的速度与同向运动的速度为1.0 m/s、质量为2 kg 的大小相同的小球B发生正碰，碰撞后小球B以1.5 m/s的速度运动求：图6(1)碰后A球的速度；(2)碰撞过程中A、B系统损失的机械能答案(1)1.0 m/s(2)0.25 J解析(1)碰撞过程，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mAvAmBvBmAvAmBvB代入数据解：vA1.0 m/s(2)碰撞过程中A、B系统损失的机械能为：E损mAvmBvmAvA
10、2mBvB2代入数据解得：E损0.25 J.12如图7所示，质量为m10.2 kg的小物块A，沿水平面与小物块B发生正碰，小物块B的质量为m21 kg.碰撞前，A的速度大小为v03 m/s，B静止在水平地面上由于两物块的材料未知，将可能发生不同性质的碰撞，已知A、B与地面间的动摩擦因数均为0.2，重力加速度g取10 m/s2，试求碰后B在水平面上滑行的时间图7答案0.25 st0.5 s解析假如两物块发生的是完全非弹性碰撞，碰后的共同速度为v1，则由动量守恒定律有m1v0(m1m2)v1碰后，A、B一起滑行直至停下，设滑行时间为t1，则由动量定理有(m1m2)gt1(m1m2)v1解得t10.25 s假如两物块发生的是弹性碰撞，碰后A、B的速度分别为vA、vB，则由动量守恒定律有m1v0m1vAm2vB由机械能守恒有m1vm1vm2v设碰后B滑行的时间为t2，则m2gt2m2vB解得t20.5 s可见，碰后B在水平面上滑行的时间t满足025 st0.5 s
