16.4 碰撞 —2020-2021学年人教版高中物理选修3-5同步训练（学生+教师版）

4碰撞 1．如图所示，两质量分别为m和M的弹性小球A、B叠放在一起，从高度为h处自由下落。h远大于两小球半径，落地瞬间球B先与地面碰撞，后与球A碰撞。所有碰撞都视为弹性碰撞且都发生在竖直方向上，碰撞时间均很短。求球A能上升的最大高度。 2．如图所示，静止于水平地面的两辆手推车沿一直线排列，质量均为m，人在极短的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动，当车运动了距离l时与第二辆车相碰，两车以共同速度又运动了距离l时停止。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k倍，重力加速度为g，车与车之间仅在碰撞时发生相互作用，碰撞时间很短，忽略空气阻力。求人给第一辆车水平冲量的大小。 3．A、B两物体沿同一直线相向运动。物体A的速度大小是6m/s，物体B的速度大小是2m/s，碰撞后两物体都沿各自原方向的反方向运动，速度大小都是4m/s。求A、B两物体的质量之比。 4．在一核反应堆中，用石墨作为减速剂使快中子减速。已知的质量是中子的12倍，中子与碳原子核的每次碰撞都视为弹性正碰，并且假定碰撞前是静止的。 (1)设碰撞前中子的动能是，经过一次碰撞后，中子损失的能量是多少？ (2)至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于？ 5．如图所示，摆球a小角度向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的黏性小球b发生碰撞，并粘在一起，且摆动平面不变。已知碰撞前球a摆动的最高点与最低点的高度差为h，摆动的周期为T，球a质量是球b质量的5倍。碰撞前，球a在最低点的速度是球b速度的。求: (1)碰撞后，摆球第一次运动到最高点的时间； (2)碰撞后，摆球的最高点与最低点的高度差。 6．质量为和的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其位移—时间图像如图所示。 (1)若，则等于多少？ (2)两个物体的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞？ 7．用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为，最后一节火箭壳体的质量为。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？ 8．质量为、速度为的球跟质量为的静止球发生正碰。碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后球的速度可能有不同的值。请你论证：碰撞后球的速度可能是以下值吗？(1)；(2)。 9．一种未知粒子跟静止的氢原子核正碰，测出碰撞后氢原子核的速度是。该未知粒子跟静止的氮原子核正碰时，测出碰撞后氮原子核的速度是。已知氢原子核的质量是，氮原子核的质量是，上述碰撞都是弹性碰撞，求未知粒子的质量。这实际是历史上查德威克测量中子质量从而发现中子的实验，请你根据以上查德威克的实验数据计算：中子的质量与氢核的质量有什么关系？ 10．有些核反应堆里要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速度降下来。为此，应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？为什么？ 11．在气垫导轨上，一个质量为的滑块以的速度与另一质量为、速度为并沿相反方向运动的滑块迎面相撞，碰撞后两个滑块粘在一起。 (1)求碰撞后滑块速度的大小和方向。 (2)这次碰撞，两滑块共损失了多少机械能？ 12．如图，在光滑水平面上，两个物体的质量都是，碰撞前一个物体静止，另一个以速度向它撞去。碰撞后两个物体粘在一起，成为一个质量为的物体，以一定速度继续前进。碰撞后该系统的总动能是否会有损失？ 13．某机车以的速度驶向停在铁轨上的7节车厢，与它们对接。机车与第一节车厢相碰后，它们连在一起具有一个共同的速度，紧接着又与第二节车厢相碰，就这样，直至碰上最后一节车厢。设机车和车厢的质量都相等，求：与最后一节车厢碰撞后车厢的速度。铁轨的摩擦忽略不计。 14．如图，在列车编组站里，一辆质量为的货车在平直轨道上以的速度运动，碰上一辆质量为的静止的货车，它们碰撞后结合在一起继续运动。求货车碰撞后运动的速度。 15．如图所示，在光滑的水平面上有一质量为M的长木板，以速度v0向右做匀速直线运动，将质量为m的小铁块轻轻放在木板上的A点，这时小铁块相对地面速度为零，小铁块相对木板向左滑动，由于小铁块和木板间有摩擦，最后它们之间相对静止，已知它们之间的动摩擦因数为μ，问： (1)小铁块跟木板相对静止时，它们的共同速度多大？ (2)它们相对静止时，小铁块与A点距离多远？ (3)在全过程中有多少机械能转化为内能？ 16．如图所示，在水平地面上放置一质量为M的木块，一质量为m的子弹以水平速度v射入木块(未穿出)，若木块与地面间的动摩擦因数为μ，求： (1)子弹射入木块后，木块在地面上前进的距离； (2)射入的过程中，系统损失的机械能。 17．如图所示，一对杂技演员（都视为质点）乘秋千（秋千绳处于水平位置）从A点由静止出发绕O点下摆，当摆到最