内容正文:
假期必刷8 弹性碰撞和非弹性碰撞
1.碰撞的特点:系统动量守恒、碰后系统的动
能不增加、碰撞前后的速度要符合实际.
2.“弹簧-滑块”模型:(1)系统动量守恒,机械
能守恒,但系统的总动能会与弹性势能发生
转化;(2)弹簧处于最长(最短)状态时两物
体速度相等,相当于完全非弹性碰撞,此时
动能最小、弹性势能最大;弹簧恢复原长时
相当于完全弹性碰撞,此时系统的总动能等
于初态总动能.
3.“小球-斜面模型”:系统只在水平方向动量
守恒,当小球滑至斜面最大高度时两物体具
有共同速度,此时相当于完全非弹性碰撞,
系统损失的动能转化为小球增加的势能.小
球从冲上斜面又滑离斜面的全过程,相当于
弹性碰撞,全过程系统机械能守恒.
1.(多选)如图所示,两个物体
1和2在光滑水平面上以相
同动能相向运动,它们的质量分别为m1 和
m2,且 m1<m2.经一段时间两物体相碰撞
并粘在一起.碰撞后 ( )
A.两物体将向左运动
B.两物体将向右运动
C.两物体组成系统能量损失最大
D.两物体组成系统能量损失最小
2.如图所示,A、B是两个用等
长细线悬挂起来的大小可忽
略不计的小球,mB=5mA,B
球静止,拉起 A球,使细线与
竖直方向夹角为30°,由静止
释放 A 球,在最低点 A 球与
B球发生弹性碰撞.不计空气阻力,则关于
碰后两小球的运动,下列说法正确的是
( )
A.A球静止,B球向右,且偏角小于30°
B.A球向左,B球向右,且偏角等于30°
C.A球向左,B球向右,A 球偏角大于B球
偏角,且都小于30°
D.A球向左,B球向右,A 球偏角等于B球
偏角,且都小于30°
3.(多选)(2025重庆七校联考)两个小球 A、
B在光滑的水平地面上相向运动,已知它们
的质量分别是mA=4kg,mB=2kg,A的速度
vA=3m/s(设为正),B的速度vB=-3m/s,
则它们发生正碰后,其速度可能分别为
( )
A.均为+1m/s
B.+4m/s和-5m/s
C.+2m/s和-1m/s
D.-1m/s和+5m/s
4.(多选)如图所示,在光滑的
水平地面上,质量为 m 的小
球A 正以速度v 向右运动.与前面大小相
同质量为3m 的静止的小球B 相碰,则碰后
A、B 两球总动能可能为 ( )
A.18mv
2 B.116mv
2
C.14mv
2 D.58mv
2
5.(多选)如图所示,在光滑的
水平 面 上,有 A、B 两 个 小
球,A球的动量为10kgm/s,B球的动量
为12kgm/s.A球追上B球并相碰,碰撞
后,A球的动量变为8kgm/s,方向没变,
则 A、B两球质量的比值可能为 ( )
A.05 B.06
C.065 D.075
6.如 图 所 示,质 量 为 4m
的光滑物块a静止在光
滑水平地面上,物块a
左侧面为圆弧面且与水平地面相切,质量为
m 的滑块b以初速度v0 向右运动滑上a,沿
a左侧面上滑一段距离后又返回,最后滑离
a,不计一切摩擦,滑块b从滑上a到滑离a
的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.滑块b沿a上升的最大高度为
v02
5g
B.物块a运动的最大速度为
2v0
5
C.滑块b沿a上升的最大高度为
v02
2g
D.物块a运动的最大速度为
v0
5
51
7.(多选)(2024广西卷)如图,在光滑平台上
有两个相同的弹性小球 M 和 N.M 水平向
右运动,速度大小为v.M 与静置于平台边
缘的 N 发生正碰,碰撞过程中总机械能守
恒.若不计空气阻力,则碰撞后,N在( )
A.竖直墙面上的垂直投影的运动是匀速
运动
B.竖直墙面上的垂直投影的运动是匀加速
运动
C.水平地面上的垂直投影的运动速度大小
等于v
D.水平地面上的垂直投影的运动速度大小
大于v
8.冰球运动员甲的质量为800kg,当他以
50m/s的速度向前运动时,与另一质量为
100kg、速度为30m/s的迎面而来的运动
员乙相撞.碰后甲恰好静止.假设碰撞时间
极短,求:
(1)碰后乙的速度;
(2)碰撞中总机械能的损失.
9.如图所示,在水平光滑直导
轨上,静止着三个质量均为
m=1kg的相同小球A、B、C,现让A球以v0=
2m/s的速度向着B球运动,A、B两球碰撞后
粘合在一起,两球继续向右运动并跟C球碰
撞,C球的最终速度vC=1m/s.求:
(1)A、B两球跟C球相碰前的共同速度大小;
(2)两次碰撞过程中共损失了多少动能.
10.(生活情景)汽车 A 和汽车 B静止在水
平地面上,某时刻汽车 A 开始 倒 车,结
果汽车 A 撞到了停在它正后方的 汽 车
B,汽车 B上装有智能记录仪,能够测量
并记录汽车 B前面的物体相对于汽车 B
自身的速度.在本次碰撞中,如果汽车 B
的智能 记 录 仪 测 得 碰 撞 前 瞬 间 汽 车 A
的速度大小为v0,已知汽车 A 的质量是
汽车 B质量的2倍,碰撞过程可视为弹
性碰撞,则碰后瞬间汽车 A 相对于地面
的速度大小为 ( )
A.12v0 B.
2
3v0
C.13v0 D.
1
4v0
61
7.解析:(1)不考虑空气浮力和阻力,雨滴做自由落体运动,落
到地面时的速度为v= 2gh=200m/s,
取竖直向上为正方向,设地面对雨滴的作用力大小为F,对
雨滴和 地 面 的 作 用 过 程,运 用 动 量 定 理 得 FΔt1=0-(-
mv),
代入数据解得F=500N,
根据牛 顿 第 三 定 律 可 知,雨 滴 对 地 面 的 作 用 力 大 小 为
500N.
(2)对雨滴和地面作用的过程,由动量定理得
F′Δt2=0-(-mv′),其中v′=8m/s,
代入数据解得F′=23 N
根据牛顿第三定律可知,雨滴对地面的作用力大小为2
3 N.
答案:(1)500N (2)23 N
素养培优
8.解析:(1)设爱好者与滑雪板的总质量为 m,从A 到B 的运
动过程,由动能定理可得mg(h1-h2)-μ1mgL0=
1
2mv
2
0
解得v0=12m/s
(2)设BC长为s,从 B 到C 的运动过程,由 动 能 定 理 可 得
-μ1mgs=
1
2mv
2
1-
1
2mv
2
0,得s=-
v1
2
6 +24
从C点飞出后做平抛运动,则x0=v1
2h2
g =2v1
P 到B 的水平距离为L=s+x0= -
v1
2
6 +2v1+24( )m
故当v1=-
2
2× -16( )
m/s=6m/s时,即s=18m 时,L
取得最大值,其值为Lmax=30m;
(3)爱好者落到P 点处时,竖直分速度减为0,以向上为正方
向,竖直方向由动量定理可得(FN-mg)t0=0-(-mvy)=
m 2gh2,
此过程中爱好者水平方向的加速度为a1=
μ2FN
m =3m
/s2,
该过程中水 平 方 向 能 滑 行 的 距 离 为x1=v1t0-
1
2a1t
2
0=
45m,
姿态调整后的加速度为a2=μ2g=1m/s
2,
姿态调整结束后,滑行的距离为x2=
(v1-a1t0)
2
2a2
=45m,
故滑行的距离为x=x1+x2=9m.
答案:(1)12m/s (2)18m 30m (3)9m
假期必刷7
素养训练
1.B [两运动员相互作用的过程系统动量守恒,则有 m1v1=
(m1+m2)v2,
解得v2=1.2m/s,故选项B正确.]
2.B [取火箭及气体为系统,设火箭的速度为v,则系统在向
外喷气过程中满足动量守恒定律,取v0 方向为正方向,由动
量守恒定律得0=Δmv0+(M-Δm)v,解得v=
-
Δmv0
M-Δm=-42m
/s,选项B正确.]
3.A [以甲、乙及球组成的系统为研究对象,以甲原来的滑行
方向为正方向,根据动量守恒定律有(m甲 +m球 )v甲 +m乙v乙
=(m甲 +m球 )v甲′,
解得v甲′=
(m甲 +m球 )v甲 +m乙 v乙
m甲 +m球
=
(48+2)×2+50×(-2)
48+2 m
/s=0,A正确.]
4.C [弹簧压缩到最短时,子弹、A、B 具有共同的速度v1,且
子弹、A、B 组成的系统,从子弹开始射入物体A 一直到弹簧
被压缩到最短的过程中,系统所受合外力始终为零,故整个
过程系统的动量守恒,取子弹水平速度v0 的方向为正方向,
由动量守恒定律得
mv0=(m+mA+mB)v1,又 m=
1
4mB
,mA =
3
4mB
,故v1=
v0
8
,即弹簧压缩到最短时B 的速度为
v0
8
,故 C正确.]
5.B [以太空舱为参考系,宇航员打开动力装置喷出气体的
过程动量守恒,有 Mv=Δmv1+0,可得喷出的气体相对太空
舱的速度大小是v1=
M
Δmv
,故B正确.]
6.解析:(1)恰好不相撞时,两船速度相等,甲、乙两船及货物满
足动量守恒,取向右为正方向
12m×2v0+14mv0=(12m+14m)v,
解得v=1913v0.
(2)乙船上的人抛出货物时,乙船和货物满足动量守恒,取向
右为正方向14mv0=13mv+mv1,
可得抛出货物的速度v1=-5v0,
因此抛出货物速度大小为5v0,方向向左.
答案:(1)1913v0
(2)5v0,方向向左.
7.解析:(1)以原来运动方向为正,由动量守恒定律得(m1+
m2)v=m1v1+m2v2,
解得v2=-1m/s,方向与原来方向相反.
(2)由动量定理
Ft=m2v2-m2v,
解得F=-60N,
即隋文静对韩聪的平均作用力大小为60N.
答案:(1)-1m/s,方向与原来方向相反 (2)60N
素养培优
8.解析:(1)设物块A 至斜面底端O 点时速度为v1,根据动能
定理
-μMgL=
1
2mv
2
1-
1
2Mv
2
0,
解得v1=3m/s,
滑上斜面过程中,根据动能定理
-Mgh-μMgcosα
h
sinα=0-
1
2Mv
2
1,
解得h= 9
20+8 3
m,
(2)A 与B 发生碰撞动量守恒Mv1= M+
1
2M( )v2
解得v2=2m/s,
继续向前运动x,速度为零,根据动能定理得-μ
3
2Mgx=
0-12
3
2Mv
2
2,
解得x=0.5m.
答案:(1) 9
20+8 3
m;(2)05m
假期必刷8
素养训练
1.AC [物体的动量p= 2mEk,已知两物体动能Ek 相等,又
知m1<m2,则p1<p2,碰前总动量方向与物体2的动量方
向相同,碰后两物体将向左运动,A 正确,B错误;两物体碰
撞后粘在一起,物体发生的碰撞是完全非弹性碰撞,系统的
机械能损失最大,C正确,D错误.]
2.C [设 A 球到达最低点的速度为v,在最低点 A 球与 B球
发生弹性碰撞后,A球的速度为vA,B球的速度为vB,取向
右为正方向,
由动量守恒定律可得mAv=mAvA+mBvB
由动能守恒可得
1
2mAv
2=12mAv
2
A+
1
2mBv
2
B,
可得vA=
mA-mB
mA+mB
v=-23v
,vB=
2mA
mA+mB
v= 13v
,A 球向
左,B球向右,A球偏角大于B球偏角,且都小于30°,故选项
C正确.]
111
3.AD [由动量守恒,可验证四个选项都满足要求.再看动能
变化情况Ek前 =
1
2mAv
2
A+
1
2mBv
2
B=27J,Ek后 =
1
2mAvA′
2
+12mBvB′
2,由于碰撞过程中总动能不可能增加,所以应有
Ek前 ≥Ek后 ,据此可排除B;选项C虽满足Ek前 ≥Ek后 ,但 A、B
沿同一直线相向运动,发生碰撞后各自仍然保持原来的速度
方向,这显然是不符合实际的,因此选项 C错误;验证 A、D
均满足Ek前 ≥Ek后 ,且碰后状态符合实际,故 A、D正确.]
4.AC [若A、B 发生的是弹性碰撞,则没有能量的损失,碰后
的总动能为1
2mv
2,若发生的是损失能量最多的完全非弹性
碰撞,取向右为正方向,由动量守恒定律有mv=4mv1,得v1
=v4
,则碰后两者总动能为Ek=
1
2 ×4m
v
4( )
2
= 18mv
2,
因此,碰后两者总动能范围是 1
8mv
2≤E总 ≤
1
2mv
2,A、C正
确,B、D错误.]
5.BC [A、B两球同向运动,A 球追上 B球要满足vA>vB.两
球碰撞过程中动量守恒,且动能不会增多,碰撞结束要满足
vB≥vA′,
由vA>vB 得
pA
mA
>
pB
mB
,
即
mA
mB
<
pA
pB
=1012≈083
,
由碰撞过程动量守恒得
pA+pB=pA′+pB′,pB′=14kgm/s,
由碰撞过程的总动能不增加得
p2A
2mA
+
p2B
2mB
≥
pA′
2
2mA
+
pB′
2
2mB
,即mA
mB
≤3652≈069
,
由vB′≥vA′得
pB′
mB
≥
pA′
mA
,mA
mB
≥
pA′
pB′
=814≈057
,
综上分析有057≤
mA
mB
≤069.
故B、C正确.]
6.B [b沿a上升到最大高度时,两者速度相等,取向右为正
方向,在水平方向,由动量守恒定律得mv0=(m+4m)v,
由机械能守恒定律得1
2mv0
2=12
(m+4m)v2+mgh,解得h
=
2v0
2
5g
,A、C错误;滑块b从滑上a到滑离a后,物块a运动
的速度最大.系统在水平方向动量守恒,对整个过程,以向右
为正方向,由动量守恒定律得mv0=mvb+4mva,
由机械能守恒定律得1
2mv
2
0=
1
2mvb
2+12×4mva
2,解得va
=25v0
,vb=-
3
5v0
,B正确,D错误.]
7.BC [由于两小球碰撞过程中机械能守恒,可知两小球碰撞
过程是 弹 性 碰 撞,根 据 动 量 守 恒 和 能 量 守 恒 mv=mvM +
mvN
1
2mv
2=12mv
2
M +
1
2mv
2
N,由于两小球质量相等,故碰
撞后两小球交换速度,即vM =0,vN=v,碰后小球 N 做平抛
运动,在水平方向做匀速直线运动,即水平地面上的垂直投
影的运动速度大小等于v;在竖直方向上做自由落体运动,
即竖直墙面上的垂直投影的运动是匀加速运动.]
8.解析:(1)设运动员甲、乙的质量分别为 m甲 、m乙 ,碰前速度
大小分别为v1、v2,碰后乙的速度大小为v2′,
由动量守恒定律有
m甲 v1-m乙 v2=m乙 v2′, ①
代入数据得v2′=10m/s, ②
方向与乙原来的方向相反.
(2)设碰撞过程中总机械能的损失为 ΔE,应有
ΔE=12m甲 v
2
1+
1
2m乙 v
2
2-
1
2m乙 v2′
2 ,③
联立②③式,代入数据得 ΔE=1400J
答案:(1)10m/s 方向与乙原来的方向相反 (2)1400J
9.解析:(1)A、B相碰满足动量守恒,以v0 的方向为正方向,有
mv0=2mv1
代入数值解得v1=1m/s,即两球跟 C球相碰前的速度大小
为1m/s.
(2)两球与 C球碰撞同样满足动量守恒,以v0 的方向为正
方向,
有2mv1=mvC+2mv2,
解得 A、B球碰后的速度v2=05m/s,
两次碰撞共损失的动能
ΔEk=
1
2mv0
2-12×2mv2
2-12mvC
2=125J.
答案:(1)1m/s (2)125J
素养培优
10.C [两汽车发生弹性碰撞,碰撞过程系统动量守恒、机械
能守恒,设碰撞后 A、B的速度分别为v1、v2,以碰撞前 A的
速度方向为正方向,设B 的质量为m,则 A 的质量为2m,
由动量守恒定律得2mv0=2mv1+mv2,由机械能守恒定律
得1
2×2mv
2
0=
1
2×2mv
2
1+
1
2mv
2
2,解得v1=
1
3v0
,选项 C
正确.]
假期必刷9
素养训练
1.C [对小物块应用x=
v0+v1
2 t1
可以求出物块相对木板滑
行的距离,木板的长度可能等于该长度、也可能大于该长度,
根据题意无法求出木板的长度,A 错误;物块与木板组成的
系统动量守恒,以物块的初速度方向为正方向,由动量守恒
定律得mv0=(m+M)v1,可解出物块与木板的质量之比,但
无法计算 各 自 的 质 量,B 错 误;对 物 块,由 动 量 定 理 得 -
μmgt1= mv1-mv0,v0 与v1 已知,解得μ=
v0-v1
gt1
,可以求
出动摩擦因数,C正确;由于不知道木板的质量,无法求出从
t=0开始到t1 时刻,木板获得的动能,D错误.]
2.ABD [物体B 与弹簧接触时,弹簧发生形变,产生弹力,可
知B 做减速运动,A 做加速运动,当两者速度相等时,弹簧
的压缩量最大,故 A 正确;A、B 和弹簧组成的系统能量守
恒,弹簧压缩量最大时,弹性势能最大,此时 A、B 的动能之
和最小,故B正确;弹簧在压缩的过程中,A、B 和弹簧组成
的系统动量守恒,故 C 错误;当两者速度相等时,弹簧的压
缩量最大,然后A 继续加速,B 继续减速,弹簧逐渐恢复原
长,当弹簧恢复原长时,A 的速度最大,此时弹簧的弹性势能
为零,故 D正确.]
3.AD [物块 A、B与弹簧组成的系统所受合外力为零,满足
动量守恒,A正确;物块 A、B与弹簧组成的系统只有弹簧的
弹力做功,机械能守恒,B错误;在0~t1 时间内,A 向右减
速,B向右加速,结合乙图可知,t1 时刻两者达到共同速度
v3,据动 量 守 恒 定 律 可 得 m1v0=(m1+m2)v3,解 得v3 =
04v0,C错误,D正确.]
4.BC [小球与半圆槽组成的系统在水平方向所受合外力为
零,初状态时系统在水平方向动量为零,由动量守恒定律可
知,小球第一次离开槽时,系统水平方向动量守恒,球与槽在
水平方向的速度都为零,球离开槽后做竖直上抛运动,故 A
错误,B正确;小球沿槽的右侧下滑到底端过程,槽向右做加
速运动,球从底端向左侧上升过程,槽向右做减速运动,球离
开槽时,槽静止,球做竖直上抛运动,然后小球落回槽的左
侧,球从槽的左侧下滑过程,槽向左做加速运动,从最低点向
右上滑时,槽向左做减速运动,然后球离开槽做竖直上抛运
动,此后重复上述过程,由此可知,槽在水平面上做往复运
动,故 C正确,D错误.]
5.解析:(1)B 与C 碰撞过程动量守恒,对B 和C,有 mBv0=
(mB+mC)vC,
解得vC=2m/s.
(2)弹簧弹性势能最大时三者共速,A、B、C 组成的系统,由
动量守恒定律,有
(mA+mB)v0=(mA+mB+mC)v,
211