碰撞与动量守恒定律检测题

章末过关检测(六)(建议用时：60分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．(2017·河北石家庄模拟)如图所示，两木块A、B用轻质弹簧连在一起，置于光滑的水平面上．一颗子弹水平射入木块A，并留在其中．在子弹打中木块A及弹簧被压缩的整个过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统，下列说法中正确的是()A．动量守恒、机械能守恒B．动量守恒、机械能不守恒C．动量不守恒、机械能守恒D．动量、机械能都不守恒解析：选B.子弹击中木块A及弹簧被压缩的整个过程，系统不受外力作用，外力冲量为0，系统动量守恒，但是子弹击中木块A的过程，有摩擦力做功，部分机械能转化为内能，所以机械能不守恒，B正确．2．(2017·北京朝阳模拟)如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律．若一个系统动量守恒时，则()A．此系统内每个物体所受的合力一定都为零B．此系统内每个物体的动量大小不可能都增加C．此系统的机械能一定守恒D．此系统的机械能可能增加解析：选D.若一个系统动量守恒，则整个系统所受的合力为零，但是此系统内每个物体所受的合力不一定都为零，A错误．此系统内每个物体的动量大小可能会都增加，但是方向变化，总动量不变这是有可能的，B错误．因系统合外力为零，但是除重力以外的其他力做功不一定为零，故机械能不一定守恒，系统的机械能可能增加，也可能减小，C错误，D正确．3．假设进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为mA和mB，他们携手匀速远离空间站，相对空间站的速度为v0.某时刻A将B向空间站方向轻推，A的速度变为vA，B的速度变为vB，则下列各关系式中正确的是()A．(mA＋mB)v0＝mAvA－mBvBB．(mA＋mB)v0＝mAvA＋mB(vA＋v0)C．(mA＋mB)v0＝mAvA＋mB(vA＋vB)D．(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB解析：选D.本题中的各个速度都是相对于空间站的，不需要转换．相互作用前系统的总动量为(mA＋mB)v0，A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为vA，B的速度变为vB，动量分别为mAvA、mBvB，根据动量守恒定律得(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，故D正确．4．(2017·北京第四中学考试)在光滑水平面上，质量为m的小球A正以速度v0匀速运动．某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰，两球相碰后，A球的动能恰好变为原来的14.则碰后B球的速度大小是()A.v02B．v06C.v02或v06D．无法确定解析：选A.两球相碰后A球的速度大小变为原来的12，相碰过程中满足动量守恒，若碰后A速度方向不变，则mv0＝12mv0＋3mv1，可得B球的速度v1＝v06，而B在前，A在后，碰后A球的速度大于B球的速度，不符合实际情况，因此A球一定反向运动，即mv0＝－12mv0＋3mv1，可得v1＝v02，A正确，B、C、D错误．5.如图所示，倾角为30°的斜面体固定在水平地面上，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的定滑轮O(不计滑轮的摩擦)，A的质量为m，B的质量为4m，开始时，用手托住A，使OA段绳恰好处于水平伸直状态(绳中无拉力)，OB绳平行于斜面，此时B静止不动，将A由静止释放，在其下摆过程中B始终保持静止．则在绳子到达竖直位置之前，下列说法正确的是()A．物块B受到的摩擦力方向一直沿着斜面向上B．物块B受到的摩擦力大小可能不变C．地面对斜面体的摩擦力方向一直水平向右D．地面对斜面体的摩擦力方向一直水平向左解析：选C.A下摆到竖直位置之前，机械能守恒，有mgL＝12mv2，在最低点，根据牛顿第二定律有F－mg＝mv2L，解得F＝3mg；对B受力分析，未释放A时，由平衡条件得B所受的静摩擦力Ff＝4mgsin30°＝2mg，方向沿斜面向上，在A到达最低点的瞬间，有F′f＝F－4mgsin30°＝mg，方向沿斜面向下，故选项A、B错误．假设地面光滑，小球A、B及斜面整体水平方向上不受外力，系统水平方向动量守恒，故小球下摆，具有向右的水平动量，则斜面体和B有向左的水平动量，即有向左的运动趋势，故地面对斜面体的摩擦力方向一直水平向右，选项C正确，D错误．二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)6．A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动，如图表示发生碰撞前后的v－t图线，由图线可以判断()A．A、B的质量比为3∶2B．A、B作用前后总动量守恒C．A、B作用前后总动量不守恒D．A、B作用前后总动能不变解析：选ABD.设A的质量为m1，B的质量为m2，碰撞前后两物体组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，从图象上可得碰撞前后两者的速度，故有m1×6＋m2×1＝m1×2＋m2×7，解得m1∶m2＝3∶2，A、B正确，C错误．碰撞前系统的总动能Ek1＝12m1×62＋12m2×12＝553m1，碰撞后总动能为Ek2＝12m1×22＋12m2×72＝553m1＝Ek1，动能不变，D正确．7．(2017·河北衡水中学模拟)在光滑水平面上动能为E0、动量大小为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的动能和动量大小分别记为E1、p1，球2的动能和动量大小分别记为E2、p2，则必有()A．E1E0B．p2p0C．E2E0D．p1p0解析：选AB.因为碰撞前后动能不增加，故有E1E0，E2E0，p1p0，A正确，C、D错误．根据动量守恒定律得p0＝p2－p1，得到p2＝p0＋p1，可见，p2p0，B正确．8．(2017·河北石家庄检测)矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v水平射向滑块．若射击下层，子弹刚好不射出；若射击上层，则子弹刚好能射穿一半厚度，如图所示．则上述两种情况相比较()A．子弹的末速度大小相等B．系统产生的热量一样多C．子弹对滑块做的功不相同D．子弹和滑块间的水平作用力一样大解析：选AB.根据动量守恒，两次最终子弹与滑块的速度相等，A正确．根据能量守恒可知，初状态子弹的动能相同，末状态两滑块与子弹的动能也相同，因此损失的动能转化成的热量相等，B正确．子弹对滑块做的功等于滑块末状态的动能，两次相等，因此做功相等，C错误．产生的热量Q＝f×Δs，由于产生的热量相等，而相对位移Δs不同，因此子弹和滑块间的水平作用力大小不同，D错误．三、非选择题(本题共3小题，共52分，按题目要求作答．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)9．(14分)(2017·陕西商洛模拟)如图，水平面上有一质量m＝1kg的小车，其右端固定一水平轻质弹簧，弹簧左端连接一质量m0＝1kg的小物块，小物块与小车一起以v0＝6m/s的速度向右运动，与静止在水平面上质量M＝4kg的小球发生正碰，碰后小球的速度变为v＝2m/s，碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦阻力．求：(1)小车与小球碰撞后瞬间小车的速度v1；(2)从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧弹力对小车的冲量大小．解析：(1)小车与小球碰撞过程，根据动量守恒定律有mv0＝Mv＋mv1解得v1＝－2m/s，负号表示碰撞后小车向左运动．(2)当弹簧被压缩到最短时，设小车的速度为v2，根据动量守恒定律有m0v0＋mv1＝(m0＋m)v2解得v2＝2m/s设从碰撞后瞬间到弹簧被压缩到最短的过程中，弹簧弹力对小车的冲量大小为I，根据动量定理有I＝mv2－mv1解得I＝4N·s.答案：见解析10．(18分)如图所示，在固定的光滑水平杆(杆足够长)上，套有一个质量为m＝0.5kg的光滑金属圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着一个质量为M＝1.98kg的木块，现有一质量为m0＝20g的子弹以v0＝100m/s的水平速度射入木块并留在木块中(不计空气阻力和子弹与木块作用的时间，g＝10m/s2)，求：(1)圆环、木块和子弹这个系统损失的机械能；(2)木块所能达到的最大高度．解析：(1)子弹射入木块过程，动量守恒，有m0v0＝(m0＋M)v在该过程中机械能有损失，损失的机械能为ΔE＝12m0v20－12(m0＋M)v2联立解得ΔE＝99J.(2)木块(含子弹)在向上摆动过程中，木块(含子弹)和圆环在水平方向动量守恒，有(m0＋M)v＝(m0＋M＋m)v′又木块(含子弹)在向上摆动过程中，机械能守恒，有(m0＋M)gh＝12(m0＋M)v2－12(m0＋M＋m)v′2联立解得h＝0.01m.答案：(1)99J(2)0.01m11．(20分)(2017·宁夏银川一中检测)甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏．甲和他的冰车的质量共为M＝30kg，乙和他的冰车的质量也是30kg.游戏时，甲推着一个质量m＝15kg的箱子，和他一起以大小为v0＝2.0m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来．为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住．若不计冰面的摩擦力，求：(1)甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出，才能避免他与乙相撞？(2)甲推出箱子时对箱子做了多少功？解析：(1)甲推出箱子后，要想刚好能避免相碰，要求乙抓住箱子后反向和甲的速度正好相等．设箱子推出后其速度为v，甲的速度为v1，根据动量守恒定律可得(m＋M)v0＝mv＋Mv1设乙抓住箱子后其速度为v2，根据动量守恒定律可得mv－Mv0＝(m＋M)v2刚好不相碰的条件要求v1＝v2联立可解得v＝m2＋2mM＋2M2m2＋2mMv0代入数值可得v＝5.2m/s.(2)设推出时甲对箱子做功为W，根据能量守恒定律知W＝12mv2－12mv20代入数值可得W＝172.8J.答案：(1)5.2m/s(2)172.8J