专题五 课时作业 碰撞模型的深化拓展（Word练习）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（新教材 江苏北京专用）

专题五 课时作业|碰撞模型的深化拓展 1．(2023·苏锡常镇调研)如图所示，轻绳下悬挂一静止沙袋，一子弹水平射入并留在沙袋中，随沙袋一起摆动，不计空气阻力，在以上整个过程中，子弹和沙袋组成的系统(　 ) A．动量不守恒，机械能守恒 B．动量守恒，机械能不守恒 C．动量和机械能均不守恒 D．动量和机械能均守恒 解析：选C　子弹射入沙袋的过程，动量守恒，子弹与沙袋一起向右摆动过程中，系统的合外力不为零，动量不守恒，由于子弹射入沙袋过程中有阻力做功，所以机械能不守恒。故选C。 2．(2023·盐城质检)在空间技术发展过程中，喷气背包曾经作为航天员舱外活动的主要动力装置，它能让航天员保持较高的机动性。如图所示，航天员在距离空间站舱门为d的位置与空间站保持相对静止，启动喷气背包，压缩气体通过横截面积为S的喷口以速度v1持续喷出，航天员到达舱门时的速度为v2。若航天员连同整套舱外太空服的质量为M，不计喷出气体后航天员和装备质量的变化，忽略航天员的速度对喷气速度的影响以及喷气过程中压缩气体密度的变化，则喷出压缩气体的密度为(　 ) A. B. C. D. 解析：选D　设喷出的气体的质量为m，则m＝ρSv1t，根据动量守恒定律可得mv1＝Mv2，航天员受力恒定，做初速度为零的匀加速直线运动，则·t＝d，联立解得ρ＝，故选D。 3．(2023·昆山高三质检)天问一号着陆巡视器成功着陆于火星，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。携带火星车的着陆器与环绕器分离后，最后阶段利用反推火箭在火星表面实现软着陆，设着陆器总质量为M，极短时间内瞬间喷射的燃气质量是m，为使着陆器经一次瞬间喷射燃气后，其下落的速率从v0减为v，需要瞬间喷出的燃气速率约为(　 ) A．v0－v　　　　　　　　 B．(v0－v) C．(v0－v)＋v D. 解析：选C　喷射燃气的过程动量守恒，有Mv0＝(M－m)v＋mv′，解得v′＝＋v，故选C。 4.光滑水平地面上放有一斜面光滑、倾角为α的斜面体A，斜面体质量为M，底边长为L，如图所示。将一质量为m、可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放，滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端。此过程中斜面对滑块的支持力大小为FN，重力加速度为g，则下列说法中正确的是(　 ) A．FN＝mgcos α B．滑块B下滑过程中，支持力对B的冲量大小为FNtcos α C．滑块B下滑过程中，A、B组成的系统动量守恒 D．此过程中斜面体向左滑动的距离为L 解析：选D　滑块B下滑过程中，斜面体A水平向左做加速运动，所以滑块B相对于地面的加速度方向不是沿斜面方向，即垂直于斜面方向的合外力不为零，所以斜面对滑块的支持力FN不等于mgcos α，A错误；滑块B下滑过程中，支持力对B的冲量大小为FNt，B错误；由于滑块B有竖直方向的分加速度，所以系统在竖直方向上所受的合外力不为零，系统的动量不守恒，C错误；系统在水平方向上不受外力，在水平方向上动量守恒，设A、B的水平位移大小分别为x1、x2，则Mx1＝mx2，x1＋x2＝L，联立解得x1＝L，D正确。 5．K－介子衰变的方程为K－―→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负电，电荷量均为元电荷，π0介子不带电，一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB0，两轨迹在P点相切，如图所示，它们的半径RK－与Rπ－之比为2∶1，π0介子的轨迹未画出。由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为(　 ) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 解析：选C　设质量为m、电荷量为q的粒子在磁感应强度大小为B的匀强磁场中做速率为v、半径为R的匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝m，解得R＝＝，可得K－介子和π－介子的动量大小之比为＝＝。由题图并根据左手定则可知，K－介子到达P点衰变前瞬间的速度方向向下，衰变后瞬间π－介子的速度方向向上，衰变过程动量守恒，取向下为正方向，则pK－＝－pπ－＋pπ0，联立解得π－介子的动量大小与π0介子的动量大小之比为＝，故选C。 6．(2023·盐城、南京调研)质量为m的矩形木板ae放在光滑水平面上，b、c、d是ae的4等分点。质量为M的物块以一定的初速度从a点水平滑上粗糙木板，物块的宽度不计，且m<M，经过一段时间物块停在木板上。下列选项中上图是物块刚滑上木板时的物块与板的位置状态，下图是物块刚与木板达到共同速度时的位置，示意图正确的是(　 ) 解析：选B　地面光滑，物块与木板组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得Mv0＝(M＋m)v，对木板有μMgx＝mv2，设相对位移为Δx，对物块有－μMg(x＋Δx)＝Mv2－Mv02，整理得＝＝，因为m<M，所以<<，解