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）

专题五 课时作业|碰撞模型的深化拓展 1．(2023·济南一中统考二模)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。 2.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。 3．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。 4．(2023·全国乙卷)(多选)如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块(可视为质点)从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时(　 ) A．木板的动能一定等于fl B．木板的动能一定小于fl C．物块的动能一定大于mv02－fl D．物块的动能一定小于mv02－fl 解析：选BD　当物块从木板右端离开时，对物块有－fxm＝mvm2－mv02，对木板有fxM＝MvM2，其中l＝xm－xM，由于物块能从木板滑下，说明vm>vM，作出物块和木板运动的v-t图像，如图所示，根据v-t图像与横轴围成的面积表示物体运动的位移可知l＝xm－xM>xM，则根据以上分析可知木板的动能一定小于fl，A错误，B正确；根据以上式子，联立有mv02－fl＝mvm2＋MvM2，则物块的动能一定小于mv02－fl，C错误，D正确。 5.如图所示，质量为M、长度为d的木块放在光滑的水平地面上，在木块右边有一个销钉把木块挡住，使木块不能向右滑动。质量为m、可看作质点的子弹以水平速度v0射入木块，刚好能将木块射穿。现在拔去销钉，使木块能在水平地面上自由滑动，而子弹仍以水平速度v0射入静止的木块。设子弹在木块中受到的阻力大小恒定，则(　 ) A．拔去销钉，木块和子弹组成的系统动量守恒，机械能也守恒 B．子弹在木块中受到的阻力大小为 C．拔去销钉，子弹与木块相对静止时的速度为 D．拔去销钉，子弹射入木块的深度为 解析：选B　当木块被销钉挡住时，由动能定理可知－Ffd＝0－mv02，解得Ff＝，故B正确；拔去销钉，木块和子弹之间的摩擦力是系统内力，木块和子弹组成的系统动量守恒，但因摩擦力要做功，故系统机械能不守恒，根据动量守恒定律可得mv0＝(m＋