第3单元弹性碰撞和非弹性碰撞、反冲现象、火箭-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

(2)为了避免父子俩的车相碰，以最小速度抛出沙 设A与墙的距离为L2,当B刚停止运动时A与B相 袋，沙袋落入小明车内后，两车的速度相同，根据第(1) 花，测有2L2十=l一名ad, 问可知，共同速度为，以沙袋与爸爸及车为研究对 联立解得L1=1.875m, 象，根据动量守恒得 L2=0.75m, M22=m3+(M2-m)v', L的取值范围为0.75m≤L≤1.875m。 每得-号m/6. 第3单元弹性碰撞和非弹性碰撞反冲现象火箭 (3)因雪地平整车与小明爸爸的车发生的是弹性碰撞， 1.C解析：人向上运动的原理是反冲，A错误；水对装置 根据动量守恒及机械能守恒得 的作用力与装置对水的作用力是相互作用力，满足牛顿 M=M22+Mu1', 第三定律，即等大反向，B错误：人向上减速运动时，加 含Maw2=Mw2+7mm, 速度向下，由牛顿第二定律可知，水对装置和人向上的 支持力小于装置和人的重力，人处于失重状态，C正确； 2Mvo 解得2=M+M 人悬空静止时，水对装置的作用力不做功但是有冲量， D错误。 由于M>M2,所以 2.A解析：小球由静止开始从通道的左端运动到右端， 2=20, 小球与木块组成的系统，水平方向动量守恒，则有m1 即w=7w=0.5m/s. =M2,m1·t=Mo2·t,即mx1=Mx2,根据题意， 14.答案：(1)4m/s1m/s(2)0.75m≤L≤1.875m 有x1十x2=0.2m,联立解得x2=0.05m,A正确，B、 解析：(1)设弹簧释放瞬间A和B获得的速度大小分 C、D错误。 别为口A、g,以向右为正方向，由动量守恒定律有 3B解析：取探测器及喷出的气体为研究对象，由动量 mAVA-MBUB-0, 守恒定律可得Mw1=2△m△u十(M-2△m)u,解得v= 两物块获得的动能之和为氏=2m40A2+2 Bvg2, M一2△m△P,故选B。 M-2△m 联立并代入数据得vA=4m/s, 4,A解析：两冰壶质量相等，碰撞可看作弹性碰撞，由动 vB=1m/s。 量守恒定律和能量守恒定律可知mo=mu1十m2, (2)A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等，因此两 m2-2m2十之m2,解得=0，的=功，即两 1 者滑动时加速度大小相等，加速度大小为a=g, 冰壶交换速度，碰撞后冰壶甲静止而冰壶乙做匀减速直 设从弹簧释放到B停止所需时间为：，B向左运动的路 线运动直到停止，又两冰壶发生的是正碰，可知正确表 程为xB,则有g=at, 示两冰壶最终位置的是选项A。 VB2 tB=2a' 5,C解析：相同质量的白球与黄球发生对心碰撞，两球 组成的系统动量守恒，有m·5v=mv十m·30,解得 弹簧释放后A先向右匀诚速运动，与墙碰撞后再反向 )'=20,则碰撞后瞬间白球的速度为20，故A错误；碰 匀减速运动。因A>Ug,B先停止运动，设A与墙的 距离为L1,当A速度恰好减为0时与B相碰，则有 崔前两琅的动能为E=名m(5o)2-空m,碰差后丙 2L1十xB=2a' 球的动能为E后-之m(3o)2+7m(2o)2-号m,则 5 E后<E,两球之间的碰撞不属于弹性碰撞，故B错误； 球1的速度方向与原来的速度方向相反，两小球在B点 由动量定理可知白球对黄球的冲量1的大小等于黄球 相碰，是球1与挡板P相碰后反弹，在B点追上球2，在 动量的变化量△p,则I=△p=3mo一0=3mw,故C正 A点相碰后球1经过的路程是球2经过的路程的3倍， 确；两球碰撞过程中系统能量守恒，损失的动能以其他 有t=32t,可得)=32，同理解得m2=7m1。若两 形式释放，故D错误。 小球在A点相碰后球1的速度方向与原来的速度方向 6.A解析：当A与B发生一维弹性碰撞时，由动量守恒 相反，两小球在B点相碰，是球1与挡板P相碰后反 定律得mAv0=mAvA十mBUB,由机械能守恒定律得 弹，球2与挡板Q相碰后反弹，在B点相碰，球1经过 2m462=1m =司a2+2mgg2,解得A-1m0 的略程等于球2经过的路程，有仍t=2t,可得)=， mA十mB 同理解得m2=3m1。AD可能，BC不可能。 20。显然，如果二者碰撞后都向右运动或 B一mA十mB 9.D 解析：由题图可知碰撞前甲的速度大小=0,4 to A停止运动，是一定能发生二次碰撞的；若碰撞后A向 左运动，要使A、B能发生二次碰撞，需满足g>一A,解 乙的速度大小=0.4色_0.6西，则碰撞前甲、乙 to 得m>了mg:A正确，B.C.D错误. 两物体速度大小之比为2：3，A错误。由题图可知碰 撞前甲、乙两物体均匀速运动，故两物体所受合外力为 7.AC解析：两物块与弹簧相互作用过程，根据动量守恒 0,动量守恒。碰撞后两物体均静止，根据动量守恒，可 定律可得mAv1十mgU2=mAv3十mBD4,根据题图乙可 知碰撞前两物体总动量为零，碰撞前两物体的动量大小 知=10m/s,%=6m/s,3=4m/s,v4=8m/s,又 相等、方向相反，则碰撞前甲、乙两物体动量大小之比为 mA=1kg,解得mB=3kg,A正确：物块A与弹簧接触 过程，当两物块速度相等时弹簧压缩量最大，弹力最大， 1:1,B错误。由m=卫可知甲、乙两物体质量之比为 物块B的加速度最大，故物块B的加速度应该是先增 3:2,C得误。由=无得碰前甲、乙两物体的动能之 大后减小，B错误；物块A与弹簧接触过程，当两物块速 比为2：3，D正确。 度相等时弹簧压缩量最大，弹簧的弹性势能最大，根据 10.B解析：设小车质量为M,小球质量为m,小球从圆 动量守恒定律可得mAv1十mB02=(mA十mB),根据能 孤轨道上释放的位置距水平轨道的高度为h。若水平 量守恒定徐可得E,-号m4o2+号m0:2-名(m+ 轨道光滑，对于小车、小球和弹簧组成的系统，水平方 mB),解得E。=6J,C正确：弹簧弹力对A的冲量等 向上所受合外力为0，故系统在水平方向上动量守恒， 于A的动量变化量，冲量I=mA(5一)=一6N·S, 当小车与小球第一次共速时，弹簧第一次被压缩至最 D错误。 短，根据动量守恒定律，有0=(m十MD,解得=0， 8.AD解析：若两小球在A点相碰后球1的速度方向与 由机械能守恒定律，有mgh=Epl。若水平轨道粗糙， 原来的速度方向相同，两小球在B点相碰，是球2与挡 对于小车、小球和弹黄组成的系统，水平方向上所受合 板Q相碰后反弹，在B点与球1相碰，在A点相碰后球 外力为0，故系统在水平方向上动量守恒，当小车与小 2经过的路程是球1经过的路程的3倍，有2t=3ut, 球第一次共速时，弹簧第一次被压缩至最短，根据动量 可得2=31，根据动量守恒定律得m10=m1)十 守恒定律，有0=(m十M),解得2=0，水平轨道粗 网助根据机核能守恒定件得弓则2=弓网2十 楂，系统因摩擦而生热，由能量守恒定律有mgh Qf=E2。由以上分析可知1=2，Ep1>E2,B正 之m222,联立解得m1=3m2。若两小球在A点相碰后 确，A,C、D错误。 6 11.答案：能 解得0=√2gL, 解析：设宇航员在释放氧气后的速度大小为'，由动量 小球做圆周运动，运动到最低点时，由牛顿第二定律得 守恒定律得0=(M一△m)一△m(v-v), 2 解得-7=905×50m/s=0.05m/ F-mg=m L' 100 由牛顿第三定律可知，细绳能承受的最大拉力F=F 字航员返回飞船所霜时月1=舌-0,055=60s 45. 联立解得F=3mg。 宇航员返回途中所耗氧气 (2)小球与滑块碰撞过程，小球与滑块组成的系统动量 m=kt=2.5×10-4×600kg=0.15kg, 守恒。设滑块碰后瞬间速率为凹，水平向左为正方 气筒喷射后剩余氧气 向，经分析可知，小球碰后速度方向水平向右，由动量 m”=m-△m=(0.5-0.15)kg=0.35kg, 守恒定律得 因为m">m',所以宇航员能安全回到飞船。 12.答案：(1)0.3m/s(2)能(3)不是弹性碰撞，理由见 mw=m(-空）+3m: 解析 假设木板足够长，滑块最终相对木板静止，设两者最终 解析：(1)甲、乙滑动时的加速度大小均为 的共同速率为2，由动量守恒定律得 a=lmg-ug=1 m/s, 3mu1=(3m十6m)2, 由能量守恒定律得 设与乙算珠碰撞前瞬间，甲算珠的速度大小为，则 ：3mw2=2(3m+6mw2+r·3ng 1 v2=o2-2ax1, 代入数据解得v=0.3m/s。 (2)设碰撞后瞬间乙算珠的速度大小为2，碰撞时由 联立解得=合 动量守恒定律，有mo=m十mo2, 由s<L可知假设成立，所以滑块不能从木板上掉 解得2=0.2m/s, 下来。 碰撞后乙算珠做匀减速直线运动，当速度减为零时，位 14.答案：号 2vo 3 (2)2mu2 9R (3)5rR 2vo 移大小g-器若-0.02m… 解析：(1)设A、B碰撞后瞬间速度分别为01、2，A与 由x=x2,可知乙算珠能滑动到紧靠边框a位置。 B碰撞过程没有机械能损失，根据动量守恒和机械能 1 (3)碰撞前瞬间甲和乙的总动能Ek=2m2, 守恒得之mw=之m助十m 1 碰崔后骑问甲和乙的总动能五一名mm2十之m2, 代入数据可知Ek>Ek', 所以两颗算珠间的碰撞不是弹性碰撞。 联立解得叫=一学（负号表示A球逆时针返国， 13.答案：(1)3mg(2)不能 20 =3 解析：(1)小球运动到最低点时，小球对细绳的拉力最 大，设此时小球速率为，小球向下运动过程，由机械 (2)设B、C碰撞后结合为D瞬间的速度为3，由动量 能守恒定律得 守恒，有m2=2m, mgL-2mvo2, 解得=3' 在D与A碰撞之前，细圆管对D沿水平方向的作用力 3.C解析：抛球的过程中小球与小车水平方向的动量守 0322m02 大小为N=2mR=9R, 恒，第一种方式是一次将小球全部抛出，取向右为正方 由牛顿第三定律知D对细圆管沿水平方向的作用力 向，有0=mw一Md,得-：第二种方式是将小球 大小为N'=N=2m%2 一个接一个地抛出，抛出第一个小球后有0=mo一[M 9R· 十(n-1)m]v1,抛出第二个小球后有一[M十(n-1)m] (3)设A、B碰撞后，B经时间t1与C相碰，再经时间 t2,D与A相碰， 功=m0一[M叶(a一2》m]…,归纳可得= 2πR C正确。 3 =tR h=12w0 4.B解析：撤去推力后，小车、弹簧和滑块组成的系统所 +l(+2)=4rR 受合外力为零，动量守恒。滑块与车厢底板有相对滑 3Γ 动，滑动摩擦力做功，有内能产生，机械能不守恒。选项 3πR 解得t红一20 B正确。 则A和B第一次碰撞到A和D第一次碰撞经过的 5.D解析：质点做初速度为零的匀加速直线运动，设加 时间 速度为a,则2=2ax,面动量p=mw,联立可得力= 有+-器 m√2ax,动量p为矢量且为正值。选项D正确，选项 A、B、C错误。 热点强化卷1用动量观点解决动力学综合问题 1.D解析：根据反冲运动的特点与应用可知，火箭靠喷 6.A解折：a从水平位置摆下的过程有mgL=2m3, 出气流的反冲作用而获得巨大的速度，故A正确：体操 a、b碰撞的过程有mvo=mv。十3mv5, 运动员在落地的过程中，动量变化一定，即运动员受到 若发生弹性碰撞，则有 的冲量I一定，由I=Ft可知，体操运动员在着地时屈 名ma2=7m,+ 1 ·3mu2, 腿是为了延长落地时间，减小运动员所受到的平均冲 力F,故B正确：用枪射击时，子弹给枪身一个反作用 联立解得=-区，=匹，A正镜； 2 2 力，会使枪身后退，影响射击的准确度，所以为了减小反 a、b发生弹性碰撞时，a反弹的摆角最大，有 冲的影响，用枪射击时要用肩部抵住枪身，故C正确： 由I=Ft可知，为了减轻撞车时对司乘人员的伤告程 mgl(1-cos m. 度，就要延长碰撞的时间，位于汽车前部的发动机舱不 解得c0s0=是，0K60,B.C错误： 能太坚固，故D错误，符合题意。 发生完全非弹性碰撞时有m6=4mu, 2.B解析：子弹在掩体中运动，由动能定理，有 碰后与水平面间的摩擦可忽略，则有 -=0-2m2, 1 4mgL(1-cos a)-.4mv, 根据动量定理，有一F=0一mu, 15 解得F=5×104N, 解得cosa=16,a<30,D错误。 由牛顿第三定律知，子弹对掩体的平均作用力为5× 7.ACD解析：若物体在水平台上滑动，则摩幕力大小 10N,故B正确。 F(=umg=5 N, -85,(022·广无中学高二月考)某次台球比赛中，中国选手丁俊醒无质量为丽的白球以5知的速度推 第3单元弹性碰撞和非弹性碰撞反冲现象火箭 向，随后白球与其无前方另一静止的朝同质量的黄球发生材心碰撞，经撞后翼球的遵度变为3，运 动方向与白球提撞前的运动方向相司。若不计球与桌置间的摩振，媒 ( (时闻：45分钟满分：100分) A,能葡后灵同白螺的速度为： 县两球之间的碰罐属于弹鞋是随 一，这择题（其10小题，每小题5分，共50分，》 C.白球对黄球的冲量的大小为3w D,两球陵撞过程中乘统衡量不守恒 1,炎热的夏季，有一种网红水上娱乐项用“水上飞人“十分大爆。如图历示为某 6,(222·大庆铁人中学高二月考)如图所示，A,B两小球质量分别为m4ma自 人飞慰“时的情最，下列说法正确的是 止在光滑本平面上，水平面的右侧与一竖直光滑由面相切，理给A一向右的速 0国 A,人向上运动的原理是惯性 度可一段时间后与书发生一准弹性碰罐，董道后B沿山面上升，到最高点后再 且.水对装置的作用力大于装置对水的作用力 沿由面运回，若要B运国后德弄次与A发生绿横，A,B的质量提A,m:应菊是 第6题图 C,人向上减渔运动时处于失重状岁 第1题图 的美系为 D人悬空静业时，水对装量的作用力不敏功也没有冲最 2,(2022+长那中学高二痴中)如图所示，有一团量M=56kg边长为 人四>m Rm<日 Dm1-言 0,2m的正方体木块，静止干允滑水平面上，木块内部有一从面面 1,(多选)(2022·观门一中高二期本)如图甲所示， 1hm·g 贯通至底面的通通，一个质量m一2g的小球由静止开始从通道的 物块A,B在光滑的水平直上运动，A的质量细， 10 左精运动到右端，在该过程中木块的位移大小为 一1g,B的左侧拴接一水平轻弹簧，A与弹簧 A.0.05m k.0.10m TT71777777777777 接触前后A,B的图檬如图乙所示，则() C.0.15.m D.0,5m 席之题周 A.物块B的疑量为3kg 3我国发射的球五号测由于重量大，力小，在被球菲获过程中需要进行肉 B.物块A与缠簧接触过程，物规B的加速虔 甲 次“剩车”，才能进人距离月球表面较近的圆轨道运籽。若已知“到车前罐嫩五号深 直在增大 测器的总质量为，运行速度大小为马〔相对于月心)，每次“刹车“作进春要陵出4啊 C,物块A与弹簧接触过醒.弹簧的最大弹性势 第？赠图 的气体，费出气体的速度大小为4相对于月心》，窜么奶策五号累测墨被月球相度 路3题周 能为6」 以后的速度大小是 D物块A与弹簧接触过程，弹簧弹力对A的冲量为一2N·s C. D.(M-2Am)+2Amdy &,(多)如图所示，光滑的水平而上有P.Q两个国定們板， M-28m o- no A,B是两挡板连线的三等分点，A点处有一置量为m:的 4,(2022·机州二中高二察末)如图所示为北意022年条奥会上中国 风鼻授廊冰童的情境。在某次教冕中，冰童甲运动一段时可后与如 静止小球2。有一质量为m的小球1以速度头从紧贴P 第日瑟图 图所示的静止的冰壶乙发生正碰，已知两冰壶质量相等，能髓可看作 销板处开始向右品动，一程时闻后与小球2相磁，两小球 弹性碰撞，下列透项中正确表示两冰壶量终位置的是 之间的碰撞为一雄塑性碰撞，柄小球均可视为质点。小球与挡版硬撞后，小球速度大小不变，方向 第4题图 相反。硬植时可极短。已知两小球之间的第二次酵撞峰好发生在日点处，则可小球的爱量关系可 能为 A地，=3m 且m:■然与 C.m5M D.m:=7 象甲，乙两物体分州从米标鲸点，距半标期点。处民时出发，两物体沿同一直线， 运动，山时刻两物体爱生碰蓬，碰道前后两物体的位移随时间的变化规律如周 所尽，则下列说法正确的是 04 A,碰前甲，乙两物体建发大小之比为2： 且罐前甲，乙两物体动量火小之比为2·8 第9愿图 C甲，乙丙物体质量之比为2：3 D.碰斯甲，乙两物体动能之比为213 9 多 .如图所示，光赞水平直上停教着一辆小车，小车的四分之一光滑测 13.14分》如图所示，一质量为6网，长为L的薄木板AB放在光滑的平台上。 轨道在最低点与水平轨道相切：在小车的右端团定一轻弹簧，一小球 木板B陪与台面右边缘平齐。木板B偏处故有一质量为3国且可视为质 从圆置轨道上某处由静止释放，若本平物道光滑，当弹簧第一次被压示 点的滑扶汇，滑换与木板之间的动摩擦因数知=子一质摄为稀的小球用 第车最烟时，小军的递度大小为的，弹簧的弹性势衡为E:若水平轴 第10题图 道粗榄：当洋簧第一发被压输至最短时，小不的违度大小为，弹簧的 长为L的国绳悬排在平台右边缘上方的O点，玺绳整直射小球恰好与滑 块接触。现将小球向右控至组绳水平并由静止释放，小味运动到最低点 第13题图 弹性势能为￡，举簧始能处于弹性限度内，不计空气阻力。则 A.马<马，E=Ee品两=队+E>BC两>+B:>E D两■卧+E:<B 时指蝇恰好斯裂，小球与滑换碰薄后，小球迪米为隆撞前的一半。重力加速废为累： 二、非选择题（共4小题，共50分，） (1)求相蝇能够承受的最大拉力： 1L.(10分)假如进行太空探常时连可装备总质量M一10的k的字机员，在真飞船45田址与飞船相时 (2)通过计靠判唐赞块能香从木板上掉下来. 静止，他带有一个装有质量m一0.5g氧气的气筒，通过唤嚼可以使氧气以相对宇敷马v 0:/的速度在龄短的时阿内喷出，婴返回时，必须向相反的方向释成氧气，同时还要留一部分 氧气供适同途中呼吸。设佐的耗氧率一名5×10“kg/。,如果他在库备返可龙船的瞬利，释技 015kg的氧气，郑么他能安全料到包船马？ 14.《16分)(2022+重庆入中高三月考》如图所示，一内璧光滑的环形 相阅管置定在水平桌面上，环内同距相等的三位置处，分别有静止 12.(10分)(2022·名京石景山区高三期末)算盘是 算珠口零化室 的小球A,B,C质量分别为m,一豆m,m一m一m,大小均相同，它 我国一种古老的计算工具，中心带孔的相同算家 门的直径略小于管的直径，小球球心到幅园普中心的距离为尺。我 第14题图 可在算盘韵闲定导杆上滑动，使用前算除需要自 让A以制流度队沿管顺时针超动，设各球之间的硅撞时间极短，A 零。如困所示，水平较置的算盘中有印.乙两颗 与B撞过程没有机棱衡损失，B与C能短后结合在一是，称为D,求 算珠未扫零，甲量靠边松5，甲、乙相隔工，=35× 《1》A和B第一次极撞后备白的速度大小： 10m,乙与边框a相隔x:■2,0×103m,算球 《2)B和C结合在一起后对相图管沿水平方向的作用力大小（与A碰幢之首）： 与导杆间的动摩擦因数必一0】，现用手指将甲 (3》A和B第一次登撞到A和D第一次碰撞经过的时间。 以速度民一0.4/s沿导杆本平裁出，甲，乙错撞 第12题周 后厨间甲的速度大小的一0,1m/,方向不变，鞋撞时间极短，重力知速度g取0/公， 1)求与乙算珠磁罐前卧何，甲算殊的速度大小： (2》通过计算，判撕乙算珠能否滑动到紧草边压：位置： (3》判惠两顺算珠间的碰罐是杏为弹性碰植，并说明理由。 0