第1章 第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞（Word版）-【满分思维·同步精炼】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册同步测试教师用书（人教版）

空学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 5弹性碰撞和非弹性碰撞 教材知识 一一遍过 知识点① 弹性碰撞和非弹性碰撞 1.(2026江苏泰州高二质检)物理学家们在探索微观世界时，经常用一种微观粒子轰 击另一种微观粒子，如图，中子以速度分别碰撞静止的氢核和氮核，碰撞后氢核和 氮核的速度分别为V和v。设碰撞为弹性正碰，氢核质量与中子近似相同，氮核质量 约是中子质量的14倍，不考虑相对论效应，下列说法正确的是() 020…0→ 中 氢核 中子 氮核 A.碰撞后氮核的动量比氢核的小 B.碰撞后氮核的动能比氢核的小 C.v2大于v1 D.v大于vo 解析：B设中子的质量为m,氢核的质量为m,氮核的质量为14m,中子和氢核碰 imvi-im 1 撞后中子速度为v3,由动量守恒定律和能量守恒定律可得mvo=w1十mw3, 1 +2m,联立解得v=w,设中子和氮核碰撞后中子速度为4，由动量守恒定律和 能量守恒定律可得mo=14m十m,2m2=×14m+2m心，联立解得=后w, 2 可得y1=vo>v故C、D错误；碰撞后氢核的动量为pa=w1=mo,氮核的动量为s =14m-8阳，可得>阳，故A售误；度接后氢核的动能为E-3m-m 1 氮核的动能为EuN=X14mY,=)5，可得EH>EN,故B正确。 独家授权侵权必究 学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 2.(2026浙江宁波高二质检)在冬奥会冰壶比赛中，一冰壶沿着赛道做直线运动，与 另一相同的冰壶发生弹性正碰。忽略冰壶与冰面间的摩擦力，下列关于两个冰壶动量 随时间的变化关系可能正确的是() D D 解析：D设两冰壶的质量均为m,入射冰壶碰撞前的速度为o,碰撞后的速度为 v1,被碰冰壶碰撞后的速度为v2,两冰壶发生弹性正碰，根据动量守恒定律有= m,十m,根据机核能守恒定律有m=m2+2m心，联立解得y=+mw=0, 1 1 m-m 2m =m+mo=o,可知碰撞后两冰壶速度互换，则碰撞后入射冰壶的动量为0，被碰冰 壶的动量等于碰撞前入射冰壶的动量。故选D。 3.如图所示，球A和球B质量相同，球B置于光滑水平面上，当球A从高为h处由静 止摆下，到达最低点恰好与B相撞，并粘在一起继续摆动，它们能上升的最大高度是 () B 7777 A.h B.h 独家授权侵权必究 孕学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 C.ah D.gh 解析：C对A,由机械能守恒定律有mgh=mv,得v=2gh。对碰撞过程，由动量 守恒定律有mw=2mw,得y=2g- 2。对整体，设上升的最大高度为，则由机械能守 恒定律有2mgh'=×2w心，解得h'=杂，C正确。 4.(链接教材P29复习与提高”T7)质量为m1和m2的两个物体在光滑水平面上正碰， 其位置坐标x随时间t变化的图像如图所示。己知m1=1kg,下列说法正确的是( ) x/m m. 3*t/s A.碰撞前质量为m2的物体的速度为4m/s B.碰撞后质量为m1的物体做减速运动 C.质量为m2的物体的质量为2kg D.该碰撞为弹性碰撞 解析：D由题图可知，碰撞前质量为m2的物体的x-t图像与t轴平行，则质量为m3 的物体处于静止状态，速度为零，故A错误；由题图可知，碰撞后质量为m,的物体 做反向匀速直线运动，故B错误；x-t图像的斜率等于速度，可知碰撞前质量为m1的 4-0 物体的速度为v=1m/s=4m/s,碰后两个物体的速度分别为v1=一2m/s,=2 m/s,根据动量守恒定律有m1v=m1v1十y2,代入数据解得m-3kg,故C错误；上 述碰撞过程损失的能量为△E=mv-m+m=0,则该碰撞为弹性碰撞， 故D正确。 *独家授权侵权必究 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 知识点2 碰撞问题的合理性分析 5.（2026·浙江杭州高二期中)“充气碰碰球”游戏简化为如图乙所示的模型：直径相 同的A球和B球碰撞前后都在同一水平直线上运动，碰前A球的动量P=50 kgms,B球静止，碰后B球的动量变为p=30kgm/s。则两球质量ma与m间的关 系可能是() (A (B) 乙 A.3mA=me B.ma=mB C.mA-3mB D.mA=4mB 解析：B以A球的初速度方向为正方向，由碰撞过程系统动量守恒得卫=卫A'十P, 2 得卫A'=20kgmS。根据碰撞过程总动能不增加，有P片≥+解得：n 。碰后两球同向运动，A的速度不大于B的速度，则有≤品，解得：m≤号 mA mB 3 mA。因此，两球质量关系为7ma≤mB≤2mA,A、C、D错误，B正确。 6.如图，质量为m的A球与质量为2m的B球在光滑的水平面上，现让A球以速度v 向右运动与静止的B球发生正碰，取向右为正方向。则碰后A球的速度不可能为( ) A.y 1 C.0 D.3v ·独家授权侵权必究 空学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 1 解析：B若两球碰后共速，根据动量守恒定律有mv=31,解得v1=3v,故D可能， 不符合题意：若两球的碰撞是弹性碰撞，根据动量守恒定律和能量守恒定律有v= 1 ，1 1 mw十2w,2v2=2m,+2×2m,解得=-3，故A可能，不符合题意；根据 3 动量守恒定律有w=v十2v3,令v=一2Y,代入得y=4v,则碰后的总动能Ek后 =m心+X2m心-mw>E=mw,碰后的总动能比碰前的动能大，故B不可能， 1 1 符合题意；根据动量守恒定律有mv=mv2十2v3,令v2=0,代入得3=2v,则碰后的 1 21 总动能E后'=2X2mv,=4v<E:前=2v,碰后的总动能比碰前的动能小，故C可 能，不符合题意。 7.(多选)（2026山东青岛高二校考)如图所示，李明正在准备击球，设李明在某一 杆击球过程中，白色球（主球）和花色球碰撞前后都在同一直线上运动，碰前白色球 的动量pa=5kgm/s,花色球静止，白色球A与花色球B发生碰撞后，花色球B的 动量变为p'=4kgms,则两球质量m与间的关系可能是() A.me=mA B.mg-4mA C.me-6mA D.mB-8mA 解析：AB由动量守恒定律得Pa十pB=PA'十p',得Pa'=1kgms,根据碰撞过程总 2 不增加，则有≥元+，代入解得m≥，碰后，两球同向运动 ·独家授权侵权必究年 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 美度不大于B的度，则≤，解得m≤4mA,综上得mA≤m≤4m,故AB 正确，C、D错误。 1要点归纳 判断碰撞过程是否合理的依据 (1)满足动量守恒：卫1十p=p1'+P'。 (2)满足动能不增加原理：Ek1十E2≥Ek1'十E2'。 (3)速度要符合情景 ①如果碰前两物体同向运动，则后面物体的速度必大于前面物体的速度，即V后>V前， 否则无法实现碰撞。碰撞后，原来在前的物体的速度一定增大，且原来在前的物体的 速度大于或等于原来在后的物体的速度，即V前≥v后'。 ②如果碰前两物体是相向运动，则碰后两物体的运动方向不可能都不改变，除非两 物体碰撞后速度均为零。若碰后沿同向运动，则前面物体的速度大于或等于后面物体 的速度，即V前≥V后。 高考趋向一全练通 趋向① 注重知识融通倡导学以致用 1.(2026北京朝阳区期中)质量分别为m甲、mz的甲、乙两小车沿直线碰撞，碰撞 前后的速度ν随时间t的变化如图所示，碰撞时间极短。根据题中信息并结合所学的 物理知识可以推断() 甲 甲 碰撞前 碰撞后 A.m甲<m乙 ·独家授权侵权必究 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 B.碰撞前后甲的运动方向相反 C.碰撞前后甲的动能减少量等于乙的动能增加量 D.0~内甲的动能减少量一定大于乙的动能增加量 解析：A 由 |Ap>A2由动量守恒，m<mZ一→A√ 可知 图 碰撞前后甲的运动方向不变→B× 可 具体质量与速度关系未知，无法确→C× 知定动能变化关系 Dx 2.(2026广东广州高二质检)如图(a)所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电 荷。t=0时，甲静止，乙以初速度6s向甲运动，此后，它们仅在静电力的作用下 沿同一直线运动（整个运动过程中没有接触），它们运动的-t图像分别如图(b)中 甲、乙两曲线所示。则由图线可知() ↑/ms) v=6 m/s 甲 乙 mOnghn -2 图(a) 图b) A.两电荷的电性一定相反 B.t1时刻两电荷的电势能最小 C.0~时间内，两电荷间的静电力先增大后减小 D.0~3时间内，甲的动能一直增大，乙的动能一直减小，且整个过程中动量守恒 解析：C由题图(b)0一t1段看出，甲从静止开始与乙同向运动，说明甲受到了乙的 排斥力作用，则知两电荷的电性一定相同，故A错误；0~时间内两电荷间距离逐渐 减小，在1一时间内两电荷间距离逐渐增大，时刻两电荷相距最近，系统克服静电 力做功最大，两电荷的电势能最大，故B错误；0~时间内两电荷间距离逐渐减小， 在~时间内两电荷间距离逐渐增大，由库仑定律得知，两电荷间的静电力先增大 ·独家授权侵权必究 空学科网书城圆 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 后减小，故C正确；由题图(b)看出，0一3时间内，甲的速度一直增大，则其动能 也一直增大，乙的速度先沿原方向减小，后反向增大，则其动能先减小后增大，系统 所受合外力一直为零，总动量守恒，故D错误。 趋向② 思维模型建构强化思维过程 3.(多选)(2026浙江温州高二月考)如图，肖同学制作了一个“摆”玩具，三根长 度均为L的轻绳悬挂质量均为m的相同小钢球，静止时三个钢球刚好接触但彼此之间 没有弹力。现将1号球向左拉到与最低点高度差为h处由静止释放，且偏角O<5°， 所有碰撞均为弹性正碰且时间极短，钢球均视为质点，重力加速度大小为g,忽略空 气阻力，下列说法正确的是() ①①②③ A.球1摆到最低点与球2碰撞后，球3上摆最高为 B.以后的每一次碰撞都发生在最低点，球2始终没有离开最低点 C.若去掉球3且将球2质量变为2m,在以后运动中，球2最多只能上摆gh D.若去掉球3且将球2质量变为2m,在以后运动中，球2最多只能上摆h 解析：BC三球之间为弹性正碰且时间极短，发生碰撞时动量、机械能均守恒，因三 球质量相同，所以球1的动量和动能全部传递给球2，球2的动量和动能又传递给球 3,球3最终以与球1碰撞时相同大小的速度向上摆动，能到达的高度也为h,球2不 会离开最低点，A错误、B正确；若去掉球3，球2质量变为2m,由动量守恒定律和 机械能守恒定律得m=mm十2m,2m=m+X2mX,可得碰章后球1和2 1 *独家授权侵权必究 空学科网书城圆 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 2 2 的速度分别为=一3y,2=,则碰撞后球2以v的速度向上运动，由机械能守恒 4 定律可得2mgh,=2×2mXv,可得球2上摆的最大高度为h=gh,C正确、D错误。 |规律总结 两个形状相同的球发生对心弹性碰撞，其中一个小球静止， （1)若m1=m2,则y'=0,y'=v1;碰撞前后交换速度。 (2)若m1>m2,则v1'=V1,3'=2y1o （3)若m1<m2,则v1'=-y1,y'=0。 4.（2026·浙江宁波高二质检)冰壶运动考验参与者的体能与脑力，展现动静之美，取 舍之智慧。在一次冰壶运动训练中，如图所示，使用的红冰壶和黄冰壶的质量都是m =20kg,开始时黄冰壶静止在冰面上，红冰壶以一定速度v向前运动并和黄冰壶发生 对心正碰，碰撞时间极短，碰撞后红冰壶速度为y=1m/s,黄冰壶速度为v=2 m/s。它们与冰面的动摩擦因数均为0.05，重力加速度g取10ms2。求： 红冰壶 黄冰壶 (1)红冰壶碰撞前瞬间的速度大小； (2)两冰壶在碰撞过程中损失的机械能： (3)若碰撞之后两冰壶一直匀减速到0，那么最终两冰壶之间的距离。 答案：(1)3m/s (2)40J(3)3m 解析：(1)对两冰壶的碰撞过程，选红冰壶原来速度方向为正方向，根据动量守恒 定律可得 独家授权侵权必究 享学科网书城圆 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 mv=mvmv2 代入数据可得v=3m/s。 (2)由能量守恒定律可得 mv2=mv,2+号mv2+△E 2 2 2 代入数据可得△E=40J. (3)根据动能定理有，碰撞后红冰壶滑行过程中mgx1-v, 碰撞后黄冰壶滑行过程中 1 umgx:=7mv2 静止时两冰壶相距△x=x2一x1 代入数据可得△x=3m。 ·独家授权侵权必究