专题1 子弹打木块-高考物理5种类碰撞模型解读与针对性训练

高考物理5种类碰撞问题解读与针对性训练 专题1 子弹打木块 【问题解读】 两类情景 子弹未穿出木块 子弹穿出木块 图示 v---t图像 物理规律 动量守恒，子弹与木块具有相同的速度 机械能不守恒。 动量守恒，子弹与木块具有不相同的速度 机械能不守恒。 【针对性训练】 1.. （2024湖南长沙高三适应性考试）如图，质量为的木块静止放置在光滑水平面上，质量为的子弹（可视为质点）以初速度水平向右射入木块，水平射出木块时速度变为，已知木块的长为，设子弹在木块中的阻力恒为。则子弹在木块中运动的时间为（　　） A. B. C. D. 2. （2024江苏镇江质检）一木块静止在光滑水平面上，现有一个水平飞来的子弹射入此木块并深入2cm后相对于木块静止，同一时间内木块被带动前移了1cm，则子弹损失的动能、木块获得动能之比为（ ） A. 3：2 B. 3：1 C. 2：1 D. 2：3 3．（2023北京名校联考）如图6所示，一沙袋用无弹性轻细绳悬于O点，开始时沙袋处于静止状态，一弹丸以水平速度v0击中沙袋后未穿出，二者共同摆动。若弹丸质量为m，沙袋质量为5m，弹丸和沙袋形状大小忽略不计，弹丸击中沙袋后漏出的沙子质量忽略不计，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法中正确的是(　　) A．弹丸打入沙袋过程中，细绳所受拉力大小保持不变 B．弹丸打入沙袋过程中，弹丸对沙袋的冲量大小大于沙袋对弹丸的冲量大小 C．沙袋和弹丸一起摆动所达到的最大高度为 D．弹丸打入沙袋过程中所产生的热量为 4．如图所示，在光滑水平面上有一质量为M的木块，木块与轻弹簧水平相连，弹簧的另一端连在竖直墙上，木块处于静止状态，一质量为m的子弹以水平速度v0击中木块，并嵌在其中，木块压缩弹簧后在水平面做往复运动．木块自被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中，木块受到的合外力的冲量大小为(　　) A.　　　　　　　　 B．2Mv0 C. D．2mv0 5 如图所示，两个质量和速度均相同的子弹分别水平射入静止在光滑水平地面上质量相同、材料不同的两长方体滑块A、B中，射入A中的深度是射入B中深度的两倍。两种射入过程相比较(　　) A．射入滑块A的子弹速度变化大 B．整个射入过程中两滑块受到的冲量一样大 C．射入滑块A中时阻力对子弹做功是射入滑块B中时的两倍 D．两个过程中系统产生的热量相同 　 6．（2023四川宜宾重点高中二诊）（12分）如图所示，一质量为m=10g，速度=100m/s的玩具子弹，射向静止在光滑水平面上质量M=490g的木块，子弹未射穿木块，并一起滑上倾角为θ= 37°动摩擦因数μ=0.5的足够长固定的粗糙斜面，物块滑上斜面底端时不计能量损失。（重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），求： （1）子弹击中木块后的速度； （2）木块在斜面上向上运动的时间和返回斜面底端时速度大小。 7．（2022北京朝阳区高三下质量检测一）27．如图所示，把一个质量kg的小球放在高度m的直杆的顶端。一颗质量kg的子弹以m/s的速度沿水平方向击中小球，并经球心穿过小球，小球落地处离杆的水平距离m。取重力加速度m/s2，不计空气阻力。求： （1）小球在空中飞行的时间t； （2）子弹刚穿出小球瞬间的速度v； （3）子弹穿过小球过程中系统损失的机械能。 8.(14分)(2021河南天一大联考)图所示，粗糙水平面上停放着两个滑块A和B，小滑块A与地面间的动摩擦因素为μ＝0.5，圆弧滑块B左端与水平面平滑连接且各接触面均光滑，半径为R＝m。现有一个质量为m0＝0.05kg的子弹(可视为质点)以速度v0＝140m/s射穿小滑块A后继续向右运动，并由C点射入B后嵌入其中，此后二者以速度v2＝10m/s向右匀速运动。经过一段时间后，小滑块A冲上滑块B，并恰好能达到滑块B的最高点。已知重力加速度g取10m/s2，mA＝0.1kg，mB＝0.45kg。求： (1)子弹穿过小滑块A的过程中系统损失的机械能； (2)小滑块A刚进入圆弧滑块B时的速度大小。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高考物理5种类碰撞问题解读与针对性训练 专题1 子弹打木块 【问题解读】 两类情景 子弹未穿出木块 子弹穿出木块 图示 v---t图像 物理规律 动量守恒，子弹与木块具有相同的速度 机械能不守恒。 动量守恒，子弹与木块具有不相同的速度 机械能不守恒。 【针对性训练】 1.. （2024湖南长沙高三适应性考试）如图，质量为的木块静止放置在光滑水平面上，质量为的子弹（可视为质点）以初速度水平向右射入木块，水平射出木块时速度变为，已知木块的长为，设子弹在木块中的阻力恒为。则子弹在木块中运动的时间为（　　） A. B. C. D. 【参考答案】BC 【名师解析】 设子弹在木块中运动的时间为，以子弹为对象，根据动量定理可得 解得 设子弹射出木块时，木块的速度为，根据系统动量守恒可得 解得 根据位移关系可得 解得 故选BC。 2. （2024江苏镇江质检）一木块静止在光滑水平面上，现有一个水平飞来的子弹射入此木块并深入2cm后相对于木块静止，同一时间内木块被带动前移了1cm，则子弹损失的动能、木块获得动能之比为（ ） A. 3：2 B. 3：1 C. 2：1 D. 2：3 【参考答案】B 【名师解析】 在运动的过程中，子弹相对运动的位移 木块向前运动的位移为 子弹的位移为 根据动能定理得，对子弹有 子弹损失的动能大小为 对于木块，有 木块获得动能 则子弹损失的动能、木块获得动能之比为 故选B。 3．（2023北京名校联考）如图6所示，一沙袋用无弹性轻细绳悬于O点，开始时沙袋处于静止状态，一弹丸以水平速度v0击中沙袋后未穿出，二者共同摆动。若弹丸质量为m，沙袋质量为5m，弹丸和沙袋形状大小忽略不计，弹丸击中沙袋后漏出的沙子质量忽略不计，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法中正确的是(　　) A．弹丸打入沙袋过程中，细绳所受拉力大小保持不变 B．弹丸打入沙袋过程中，弹丸对沙袋的冲量大小大于沙袋对弹丸的冲量大小 C．沙袋和弹丸一起摆动所达到的最大高度为 D．弹丸打入沙袋过程中所产生的热量为 【参考答案】C　 【名师解析】 弹丸打入沙袋的过程由动量守恒定律mv0＝(m＋5m)v，解得v＝v0；弹丸打入沙袋后，总质量变大，且做圆周运动，根据T＝6mg＋6m可知，细绳所受拉力变大，选项A错误；根据牛顿第三定律可知，弹丸打入沙袋过程中，弹丸对沙袋的冲量大小等于沙袋对弹丸的冲量大小，选项B错误；由机械能守恒可得：·6mv2＝6mgh，解得h＝，选项C正确；弹丸打入沙袋过程中所产生的热量为Q＝mv－·6mv2＝mv，选项D错误。 4．如图所示，在光滑水平面上有一质量为M的木块，木块与轻弹簧水平相连，弹簧的另一端连在竖直墙上，木块处于静止状态，一质量为m的子弹以水平速度v0击中木块，并嵌在其中，木块压缩弹簧后在水平面做往复运动．木块自被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中，木块受到的合外力的冲量大小为(　　) A.　　　　　　　　 B．2Mv0 C. D．2mv0 【参考答案】A　 【名师解析】由于子弹射入木块的时间极短，在瞬间动量守恒，根据动量守恒定律得，mv0＝(M＋m)v，解得v＝，根据动量定理，合外力的冲量I＝Mv＝.故A正确，B、C、D错误． 5 如图所示，两个质量和速度均相同的子弹分别水平射入静止在光滑水平地面上质量相同、材料不同的两长方体滑块A、B中，射入A中的深度是射入B中深度的两倍。两种射入过程相比较(　　) A．射入滑块A的子弹速度变化大 B．整个射入过程中两滑块受到的冲量一样大 C．射入滑块A中时阻力对子弹做功是射入滑块B中时的两倍 D．两个过程中系统产生的热量相同 【参考答案】BD 【名师解析】　在子弹射入滑块的过程中，子弹与滑块组成的系统动量守恒，由动量守恒定律可知，mv0＝(M＋m)v，两种情况下子弹和滑块的末速度相同，即两种情况下子弹的速度变化量相同，A项错误；两滑块质量相同，且最后的速度相同，由动量定理可知，两滑块受到的冲量相同，B项正确；由动能定理可知，两种射入过程中阻力对子弹做功相同，C项错误；两个过程中系统产生的热量与系统损失的机械能相同，D项正确。 (1)分析子弹打击木块的过程，弄清楚子弹是停留在木块中和木块一起运动还是穿透木块和木块各自运动。 (2)子弹在打击木块的过程中，由于时间较短，内力远远大于外力，故在打击的过程中动量守恒。 (3)子弹在打击木块过程中损失的机械能，一般有两种求解方法：一是通过计算打击前系统的机械能与打击后系统的机械能的差值得出机械能的损失；二是通过计算在子弹打击木块的过程中，子弹克服阻力做的功与阻力对木块做的功的差值进行求解。　　 6．（2023四川宜宾重点高中二诊）（12分）如图所示，一质量为m=10g，速度=100m/s的玩具子弹，射向静止在光滑水平面上质量M=490g的木块，子弹未射穿木块，并一起滑上倾角为θ= 37°动摩擦因数μ=0.5的足够长固定的粗糙斜面，物块滑上斜面底端时不计能量损失。（重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），求： （1）子弹击中木块后的速度； （2）木块在斜面上向上运动的时间和返回斜面底端时速度大小。 【名师解析】 （1）从子弹射击木块到子弹和木块一起运动过程中，子弹和木块组成系统动量守恒，设共同运动速度为v1，v0方向为正方向，则mv0=(m+M) v1解得v1=2m/s 方向水平向右          （2）以子弹木块整体为研究对象，设沿斜面上滑过程中加速度为a1，由牛顿第二定律 (m+M)gsinθ+μg(m+M)cosθ=(m+M) a1 设沿斜面上滑距离为s，由运动学公式:v12=2 a1s 设沿斜面上滑时间为t，由运动学公式 t= 代入数据解得式得s=0.2m t=0.2s             设木块沿斜面下滑到底端时速度为v2，由动能定理： [(m+M)gsinθ-μg (m+M)cosθ]s= 解得物块返回到斜面底端时的速度大小为 7．（2022北京朝阳区高三下质量检测一）27．如图所示，把一个质量kg的小球放在高度m的直杆的顶端。一颗质量kg的子弹以m/s的速度沿水平方向击中小球，并经球心穿过小球，小球落地处离杆的水平距离m。取重力加速度m/s2，不计空气阻力。求： （1）小球在空中飞行的时间t； （2）子弹刚穿出小球瞬间的速度v； （3）子弹穿过小球过程中系统损失的机械能。 【参考答案】．（1）1s；（2）；（3） 【名师解析】 （1）子弹穿过小球后，小球在竖直方向做自由落体运动，则有 解得 （2）设子弹穿过小球后小球做平抛运动的初速度为v1，因为小球水平方向为匀速运动，所以有 子弹穿过小球的过程，子弹与小球的系统动量守恒。取水平向右为正方向，则 解得 （3）子弹穿过小球的过程中，系统损失的机械能 8.(14分)(2021河南天一大联考)图所示，粗糙水平面上停放着两个滑块A和B，小滑块A与地面间的动摩擦因素为μ＝0.5，圆弧滑块B左端与水平面平滑连接且各接触面均光滑，半径为R＝m。现有一个质量为m0＝0.05kg的子弹(可视为质点)以速度v0＝140m/s射穿小滑块A后继续向右运动，并由C点射入B后嵌入其中，此后二者以速度v2＝10m/s向右匀速运动。经过一段时间后，小滑块A冲上滑块B，并恰好能达到滑块B的最高点。已知重力加速度g取10m/s2，mA＝0.1kg，mB＝0.45kg。求： (1)子弹穿过小滑块A的过程中系统损失的机械能； (2)小滑块A刚进入圆弧滑块B时的速度大小。 【名师解析】（1）设子弹射出滑块A后的速度为v’，滑块A的速度为v1，则对子弹与滑块B整体，由动量守恒定律可得：m0v’=（m0+ mB）v2， 解得：v’=100m/s。 子弹射出滑块过程，由动量守恒定律，m0v0= m0v’+ mAv1 由能量守恒定律，△E= m0v02-m0v’ 2- mAv12 联立解得△E=220J （2）设滑块A刚滑上滑块B时速度为vA'，小滑块A冲上滑块B，并恰好能达到滑块B的最高点时系统速度相等，设为v，由动量守恒定律，mAv1’+（m0+ mB）v2=（mA+m0+ mB）v 由机械能守恒定律，mAv1’2+（m0+ mB）v22=（mA+m0+ mB）v2+mAgR 解得：v1’=15m/s。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$