格物学 力学动量守恒定律的应用

弹性碰撞-动量守恒定律的应用知识点回顾进阶单选题自测题答案-上海市等高中物理,平均正确率50.0%

2025-06-24
弹性碰撞-动量守恒定律的应用知识点回顾进阶单选题自测题答案-上海市等高中物理,平均正确率50.0%
1、['弹性碰撞']

正确率60.0%如图所示,两质量分别为$${{m}_{1}}$$和$${{m}_{2}}$$的弹性小球$${{1}}$$、$${{2}}$$叠放在一起,从高度为$${{h}}$$处自由落下,且$${{h}}$$远大于两小球半径,所有的碰撞都是弹性碰撞,且都发生在竖直方向.已知$$m_{2}=3 m_{1},$$则小球$${{1}}$$反弹后能达到的最大高度为(

D

A.$${{h}}$$

B.$${{2}{h}}$$

C.$${{3}{h}}$$

D.$${{4}{h}}$$

2、['弹性碰撞']

正确率60.0%如图所示,两滑块$${{A}}$$、$${{B}}$$在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块$${{A}}$$的质量为$${{m}{,}}$$速度大小为$${{2}{{v}_{0}}{,}}$$方向向右;滑块$${{B}}$$的质量为$${{2}{m}{,}}$$速度大小为$${{v}_{0}{,}}$$方向向左.两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是(

B

A.$${{A}}$$和$${{B}}$$都向左运动

B.$${{A}}$$向左运动$${,{B}}$$向右运动

C.$${{A}}$$静止$${,{B}}$$向右运动

D.$${{A}}$$和$${{B}}$$都向右运动

3、['动量定理的内容及表达式', 'x-t图像斜率意义,及x-t图像求速度', '弹性碰撞']

正确率40.0%$${{A}}$$、$${{B}}$$两小球在光滑水平面上沿同一直线运动$${,{B}}$$球在前$${,{A}}$$球在后$$. ~ m_{A}=1 \mathrm{k g}$$.经过一段时间$${,{A}}$$、$${{B}}$$发生正碰,碰撞时间极短,碰撞前、后两球的位移—时间图像如图所示,根据以上信息可知(

D

A.碰撞过程中$${{B}}$$球受到的冲量为$${{8}{{N}{⋅}{s}}}$$

B.碰撞过程中$${{A}}$$球受到的冲量为$${{−}{8}{{N}{⋅}{s}}}$$

C.$${{B}}$$球的质量$$m_{B}=4 \mathrm{k g}$$

D.$${{A}}$$、$${{B}}$$两球发生的是弹性碰撞

4、['弹性碰撞']

正确率60.0%如图所示,两滑块$${{A}}$$、$${{B}}$$在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块$${{A}}$$的质量为$${{m}{,}}$$速度大小为$${{2}{{v}_{0}}{,}}$$方向向右,滑块$${{B}}$$的质量为$${{2}{m}{,}}$$速度大小为$${{v}_{0}{,}}$$方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是(

D

A.$${{A}}$$和$${{B}}$$都向左运动

B.$${{A}}$$和$${{B}}$$都向右运动

C.$${{A}}$$静止,$${{B}}$$向右运动

D.$${{A}}$$向左运动,$${{B}}$$向右运动

5、['动量守恒定律解决多物体、多过程、多次碰撞问题', '弹性碰撞']

正确率40.0%如图,每级台阶的高和宽均相等,一小球向左抛出后从台阶上逐级弹下,在每级台阶上弹起的高度相同,落在每级台阶上的位置离边缘的距离也相同,不计空气阻力,则小球(

B

A.与每级台阶都是弹性碰撞

B.除碰撞外,水平方向的速度保持不变

C.只要速度合适,从下面的某级台阶上向右抛出,它一定能原路返回

D.只要知道每级台阶的高和宽,就可求出它通过每级台阶的运动时间

6、['动量与能量的其他综合应用', '动量守恒定律解决多物体、多过程、多次碰撞问题', '动量守恒定律应用中的临界问题分析', '弹性碰撞']

正确率40.0%如图所示,光滑的水平地面上有$${{M}{、}{N}}$$两个固定的竖直挡板,$${{A}{、}{B}}$$是两挡板连线的三等分点。$${{M}}$$处右侧有一个质量为$${{m}_{1}}$$的小球$${{P}{,}{A}}$$处有一个质量为$${{m}_{2}}$$的等大小球$${{Q}}$$。现使小球$${{P}}$$以一定的速度向着$${{Q}}$$运动,已知小球与小球间$${、}$$小球与挡板间的碰撞均为弹性正碰,且两球可视为质点。为使两球第二次碰撞发生在$${{B}}$$点,质量比$${{m}_{1}{:}{{m}_{2}}}$$不可能是

C

A.$${{3}{:}{1}}$$

B.$${{1}{:}{3}}$$

C.$${{1}{:}{5}}$$

D.$${{1}{:}{7}}$$

7、['动量与能量的其他综合应用', '弹性碰撞', '完全非弹性碰撞', '能量守恒定律']

正确率40.0%质量分别为$$m_{a}, ~ m_{b}, ~ m_{c}$$的小球$$a, ~ b, ~ c$$以相同的速度分别与另外三个质量都为$${{M}}$$的静止小球相碰后,$${{a}}$$球被反向弹回,$${{b}}$$球与被碰球粘合在一起仍沿原方向运动,$${{c}}$$球碰后静止,则下列说法正确的是$${{(}{)}}$$

A

A.$${{m}_{a}}$$一定小于$${{M}}$$

B.$${{m}_{c}}$$一定等于$${{M}}$$

C.$${{b}}$$球与质量为$${{M}}$$的球组成的系统碰撞过程机械能可能守恒

D.$${{c}}$$球与质量为$${{M}}$$的球组成的系统碰撞过程损失的动能最大

8、['弹性碰撞', '利用机械能守恒解决简单问题']

正确率60.0%三个半径相同的弹性球,静止置于光滑水平面的同一直线上。顺序如图所示,已知$$m_{A}=m_{B}=1 k g$$

A

A.$${{1}}$$$${{k}{g}}$$

B.$${{1}{.}{5}}$$$${{k}{g}}$$

C.$${{2}}$$$${{k}{g}}$$

D.$${{4}}$$$${{k}{g}}$$

9、['弹性碰撞', '功能关系的应用']

正确率40.0%如图是$${{“}}$$牛顿摆$${{”}}$$装置,$${{5}}$$个完全相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上,$${{5}}$$根轻绳互相平行,$${{5}}$$个钢球彼此紧密排列,球心等高.用$$1, ~ 2, ~ 3, ~ 4. 5$$分别标记$${{5}}$$个小钢球.关于此实验,若不计空气阻力和碰撞中的能量损失,则下列说法中正确的是(

A

A.当把小球$${{1}}$$向左拉起一定高度,如图甲所示,然后由静止释放,在极短时间内经过小球的相互碰撞,可观察到球$${{5}}$$向右摆起,且达到的最大高度与球$${{1}}$$的释放高度相同,如图乙所示

B.如果同时向左拉起小球$$1, ~ 2, ~ 3$$到相同高度,如图丙所示,同时由静止释放,经碰撞后,小球$${{4}{、}{5}}$$一起向右摆起,且上升的最大高度高于小球$$1, ~ 2, ~ 3$$的释放高度

C.如果同时向左拉起小球$$1, ~ 2, ~ 3$$到相同高度(如图丙所示),同时由静止释放,经碰撞后,小球$$3. ~ 4. ~ 5$$一起向右摆起,且上升的最大高度高于小球$$1, ~ 2, ~ 3$$的释放高度

D.上述整个实验过程中,$${{5}}$$个小球组成的系统机械能守恒,动量不守恒

10、['弹性碰撞']

正确率60.0%​在光滑的水平面上有$${{a}{、}{b}}$$两个小球,质量分别是$${{m}_{a}{、}{{m}_{b}}}$$,两小球在$${{t}_{0}}$$时刻发生正碰,并且在碰撞过程中无机械能损失,两小球在碰撞前$${、}$$后的速度图象如图所示,关于两个小球的质量关系,下列说法中正确的是(
​​​

B

A.$${{m}_{a}{>}{{m}_{b}}}$$

B.$${{m}_{a}{<}{{m}_{b}}}$$

C.$${{m}_{a}{=}{{m}_{b}}}$$

D.无法判断

1. 解析:

两小球自由落下后,与地面发生弹性碰撞,速度大小不变,方向相反。接着小球1与小球2发生弹性碰撞,使用动量守恒和能量守恒:

碰撞前速度均为 $$v = \sqrt{2gh}$$(向下为正方向)。

设碰撞后小球1速度为 $$v_1$$,小球2速度为 $$v_2$$,则:

动量守恒:$$m_1 v + m_2 v = m_1 v_1 + m_2 v_2$$

能量守恒:$$\frac{1}{2} m_1 v^2 + \frac{1}{2} m_2 v^2 = \frac{1}{2} m_1 v_1^2 + \frac{1}{2} m_2 v_2^2$$

代入 $$m_2 = 3 m_1$$,解得:$$v_1 = -2v$$,$$v_2 = 0$$。

小球1反弹后速度为 $$2v$$,上升高度 $$H = \frac{(2v)^2}{2g} = 4h$$。

答案为 D。

2. 解析:

两滑块弹性碰撞,动量守恒和动能守恒:

动量守恒:$$m \cdot 2v_0 - 2m \cdot v_0 = m v_A + 2m v_B$$

动能守恒:$$\frac{1}{2} m (2v_0)^2 + \frac{1}{2} \cdot 2m v_0^2 = \frac{1}{2} m v_A^2 + \frac{1}{2} \cdot 2m v_B^2$$

解得:$$v_A = -2v_0$$,$$v_B = v_0$$。

即A向左运动,B向右运动。

答案为 B。

3. 解析:

从位移-时间图可知碰撞前后速度:

碰撞前:$$v_A = 6 \, \text{m/s}$$,$$v_B = 1 \, \text{m/s}$$;

碰撞后:$$v_A' = 2 \, \text{m/s}$$,$$v_B' = 5 \, \text{m/s}$$。

动量守恒:$$m_A v_A + m_B v_B = m_A v_A' + m_B v_B'$$,代入 $$m_A = 1 \, \text{kg}$$,解得 $$m_B = 4 \, \text{kg}$$。

冲量计算:

$$I_B = m_B (v_B' - v_B) = 4 \times (5 - 1) = 16 \, \text{N} \cdot \text{s}$$(选项A错误);

$$I_A = m_A (v_A' - v_A) = 1 \times (2 - 6) = -4 \, \text{N} \cdot \text{s}$$(选项B错误)。

动能变化:

碰撞前动能:$$\frac{1}{2} \times 1 \times 6^2 + \frac{1}{2} \times 4 \times 1^2 = 20 \, \text{J}$$;

碰撞后动能:$$\frac{1}{2} \times 1 \times 2^2 + \frac{1}{2} \times 4 \times 5^2 = 52 \, \text{J}$$,不相等,故非弹性碰撞(选项D错误)。

答案为 C。

4. 解析:

与第2题相同,两滑块弹性碰撞后,A向左运动,B向右运动。

答案为 D。

5. 解析:

小球与台阶碰撞后弹起高度相同,说明竖直方向动能不变,为弹性碰撞(选项A正确)。

水平方向无外力,速度不变(选项B正确)。

若向右抛出,水平速度反向,竖直速度不变,可原路返回(选项C正确)。

每级台阶运动时间由竖直分运动决定,已知高度和宽度可求出时间(选项D正确)。

答案为 ABCD。

6. 解析:

两球弹性碰撞后速度交换或按质量分配速度。若第二次碰撞发生在B点,需满足特定质量比。

通过分析,质量比不可能为 $$1:3$$。

答案为 B。

7. 解析:

a球反弹,说明 $$m_a < M$$(选项A正确);

b球粘合,说明碰撞后动能损失,机械能不守恒(选项C错误);

c球静止,说明 $$m_c = M$$(选项B正确),且动能损失最大(选项D正确)。

答案为 ABD。

8. 解析:

题目不完整,无法解析。

9. 解析:

牛顿摆中,小球碰撞为弹性碰撞,动量守恒,机械能守恒。

拉起1球释放后,5球弹起高度相同(选项A正确);

拉起1、2、3球释放后,4、5球弹起高度相同,但不超过释放高度(选项B错误,C错误);

系统机械能守恒,但碰撞过程动量不守恒(选项D正确)。

答案为 AD。

10. 解析:

从速度图像看,碰撞后a球速度反向且大小减小,b球速度增大,说明 $$m_a < m_b$$。

答案为 B。

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