【同步学练】高中物理人教版(2019)选择性必修1：第1章5.课时分层作业4弹性碰撞和非弹性碰撞习题

课时分层作业(四)弹性碰撞和非弹性碰撞题组一弹性碰撞和非弹性碰撞1．下列关于碰撞的理解正确的是()A．碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短的时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程B．在碰撞现象中，尽管内力都远大于外力，但外力仍不可以忽略不计C．如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫作非弹性碰撞D．微观粒子的相互作用由于不发生直接接触，所以不能称其为碰撞2．质量相等的三个小球a、b、c，在光滑的水平面上以相同的速率运动，它们分别与原来静止的A、B、C三球发生碰撞，碰撞后a继续沿原方向运动，b静止，c沿反方向弹回，则碰撞后A、B、C三球中动量数值最大的是()A．A球 B．B球C．C球 D．三球一样大3．(2022·江苏连云港期中)短道速滑接力比赛中，两运动员交接时，后方队员要用力将前方队员推出，某次比赛中，交接前，前方队员速度大小为10m/s，后方队员速度大小为12m/s，已知前方队员的质量为60kg，后方队员的质量为66kg。后方队员将前方队员推出后瞬间速度大小变为8m/s，此时前方队员的速度大小约为()A．14.4m/s B．13.1m/sC．23.2m/s D．21.1m/s题组二弹性碰撞的实例分析4．(2022·山东菏泽期中)在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度v0向右运动，在小球A的前方O点有一质量为m2(形状与A完全相同)的小球B处于静止状态，如图所示。小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动，小球B在Q点处被墙壁弹回，返回时与小球A在P点相遇，PQ＝PO。假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞。则()A．m1＝m2 B．m1＝2m2C．m1＝3m2 D．m1＝4m25．(2022·辽宁师大附中期中)在某期节目中有这样一个实验：主持人手拿两个球，使两个球相互接近但不接触，且球心在一条竖直线上，从h高处由静止释放，观察小球弹起的高度。假设h远大于两球的半径，下面篮球的质量是上面小球的3倍，所有碰撞皆为弹性碰撞，且碰撞时间极短，不考虑空气阻力的影响。则小球弹起的高度为()A．4h B．3h C．2h D．h6．在冰壶比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶，两者在大本营中心发生对心碰撞，如图(a)所示，碰撞前后两壶运动的v­t图像如图(b)所示，其中红壶碰撞前后的图线平行，两冰壶质量相等，则()A．两壶发生了弹性碰撞B．碰后蓝壶速度为0.8m/sC．碰后蓝壶移动的距离为2.4mD．碰后红壶所受摩擦力小于蓝壶所受摩擦力题组三碰撞问题的合理性分析与判断7．(多选)(2022·广东清远清新区凤霞中学高二期中)如图所示，大小相同的摆球a和b的质量分别为m和3m，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触，将摆球a向左拉到虚线位置后释放。若两球的碰撞是弹性的，下列判断正确的是()A．第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等B．第一次碰撞后的瞬间，a和b球都向右运动C．第一次碰撞后，a球反弹可以重新回到左侧虚线位置D．第一次碰撞后，b球不可能到达右侧虚线位置8．(2022·广东广州期中)冰壶是一种深受观众喜爱的运动，下图显示了某次运动员掷出冰壶时刻两冰壶的位置，虚线圆圈为得分区域。冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生正碰。若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是()ABCD9．(多选)(2022·山东烟台高二期中)如图所示，质量为3m、半径为R的光滑14圆弧形轨道槽C静止在光滑水平地面上，槽底端与水平面相切，质量为m的小球A与轻弹簧相连接并静止于水平地面上。现有一个质量为m的小球B从圆弧形轨道槽C最高点由静止下滑，下列说法中正确的是A．小球B沿圆弧形轨道槽C滑至底端的过程中与圆弧形轨道槽C组成的系统动量守恒B．小球B从圆弧轨道槽C最高点滑至底端的过程中，圆弧形轨道槽C向右运动了RC．在运动过程中弹簧具有的最大弹性势能为3mgRD．若轻弹簧左端固定在墙上，则小球B仍能返回圆弧形轨道槽C且上升的最大高度为R10．(多选)如图所示，一质量为M、两侧有挡板的盒子静止在光滑水平面上，两挡板之间的距离为L。质量为m的物块(可视为质点)放在盒内正中间，与盒子之间的动摩擦因数为μ。从某一时刻起，给物块一个水平向右的初速度v，物块在与盒子左右两侧挡板进行多次弹性碰撞后又停在盒子正中间，并与盒子保持相对静止。则()A．盒子的最终速度大小为mvmB．该过程产生的热能为12mvC．碰撞次数为MD．碰撞次数为Mv11．如图所示，水平圆盘通过轻杆与竖直悬挂的轻弹簧相连，整个装置处于静止状态。套在轻杆上的光滑圆环从圆盘正上方高为h处自由落下，与圆盘碰撞并立刻一起运动，共同下降h2到达最低点。已知圆环质量为m，圆盘质量为2m，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g(1)碰撞过程中，圆环与圆盘组成的系统机械能的减少量ΔE；(2)碰撞后至最低点的过程中，系统克服弹簧弹力做的功W。12．(2022·广东深圳质检)如图所示，一滑板的上表面由长度为L的水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成，滑板静止于光滑的水平地面上。物体P(可视为质点)置于滑板上面的A点，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为μ(μ<1)。一根长度为L、不可伸长的细线，一端固定于O′点，另一端系一质量为m0的小球Q。小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与O′同一高度(细线处于水平拉直状态)，然后由静止释放，小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞(碰撞时间极短)。物体P的质量为m，滑板的质量为2m，重力加速度为g。(1)求小球Q与物体P碰撞前瞬间细线对小球拉力的大小；(2)若物体P在滑板上向左运动从C点飞出，求飞出后相对C点的最大高度。课时分层作业(四)A组基础巩固练1．A2．C3．A4．C5．A6．B7．AD[两球在碰撞前后，水平方向不受外力，故水平方向两球组成的系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律有mava＝mava'+mbvb'，两球碰撞是弹性的，故机械能守恒，即为12mava2＝12mava'2+12mbvb'2，经过计算有va'＝-va2，v'b＝va2，由计算结果可得出，a、b两球碰撞后速度等大反向，A正确，B错误；由以上计算可知碰撞后a的速度变小了，则a球反弹不可以重新回到左侧虚线位置，C错误；根据机械能守恒有gh＝12v2(质量m消去)8．C9．BCD[小球B沿圆弧形轨道槽C滑至底端的过程中，与圆弧形轨道槽C组成的系统所受的合力不为零，水平方向所受的合力为零，故仅水平方向小球B与圆弧形轨道槽C组成的系统动量守恒，故A错误；小球B沿圆弧轨道滑至底端的过程中，与圆弧形轨道槽C组成的系统在水平方向动量守恒，取向左为正方向，则有mvB-3mvC＝0，即mxBt＝3mxCt，可得xB＝3xC，又xB+xC＝R，可得xC＝R4，故B正确；由机械能守恒定律得mgR＝12mvB2+12×3mvC2，可得vB＝3gR2，vC＝gR6，小球B与弹簧碰撞过程中，小球A、B及弹簧组成的系统动量守恒，弹簧压缩到最短时，小球A、B共速，弹簧的弹性势能最大，则有mvB＝2mv，12mvB2＝Ep+12×2mv2，联立解得运动过程中弹簧具有的最大弹性势能Ep＝3mgR8，故C正确；若弹簧左端固定在墙上，则B将等速率被弹回，B、C组成的系统在水平方向动量守恒，机械能守恒，取向右为正方向，则有mvB+3mvB组能力提升练10．AC[设盒子的最终速度为v'，以v的方向为正方向，根据动量守恒定律得mv＝(m+M)v'，解得v'＝mvm+M，方向向右，故A正确。该过程产生的热能Q＝12mv2-12(m+M)v'2＝Mmv22(m+M)，故B错误。对物块运动的全过程，根据功能关系得Q＝μmgs，解得物块相对盒子滑行的总路程s11．解析：(1)圆环下落到与圆盘碰前瞬间，有mgh＝12mv圆环与圆盘相碰，有mv＝3mv1，12mv2＝12×3mv解得ΔE＝23mgh(2)圆环与圆盘碰撞后至最低点的过程中，由动能定理得3mg·12h-W＝0-12×3mv12，解得W答案：(1)23mgh(2)11C组创新拓展练12．解析：(1)小球Q在下摆过程中机械能守恒，因此有m0gL＝12m0小球Q在最低点时，由牛顿第二定律可得T-m0g＝m0v联立解得T＝3m0g。(2)小球Q和物体P发生弹性碰撞，则碰撞过程中两者组成的系统机械