格物学 力学动量守恒定律的应用

碰撞-动量守恒定律的应用知识点专题进阶选择题自测题解析-广东省等高中物理,平均正确率46.0%

2025-06-14
碰撞-动量守恒定律的应用知识点专题进阶选择题自测题解析-广东省等高中物理,平均正确率46.0%
1、['动量守恒定律解决多物体、多过程、多次碰撞问题', '碰撞']

正确率40.0%如图所示,在光滑水平面上放置一个质量为$${{M}}$$的滑块,滑块的右侧有一个$$\frac{1} {4}$$圆形凹槽$${{O}{A}{B}{,}}$$凹槽半径为$${{R}{,}{A}}$$点切线水平.现有一个质量为$${{m}}$$的小球以速度$${{v}_{0}}$$从$${{A}}$$点冲上凹槽,重力加速度大小为$${{g}{,}}$$不计摩擦.下列说法中正确的是(

C

A.当$${{v}_{0}{=}{\sqrt {{2}{g}{R}}}}$$时,小球能到达$${{B}}$$点

B.如果小球的速度足够大,球将从滑块的左侧离开滑块后落到水平面上

C.当$${{v}_{0}{=}{\sqrt {{2}{g}{R}}}}$$时,小球在凹槽上运动的过程中,滑块的动能一直增大

D.如果滑块固定,小球返回$${{A}}$$点时对滑块的压力为$$m \frac{v_{0}^{2}} {R}$$

2、['碰撞', '弹性碰撞']

正确率60.0%关于碰撞,下列说法正确的是(

B

A.非弹性碰撞的能量不守恒

B.在弹性碰撞中没有动能损失

C.两个质量相等的物体发生碰撞,二者速度互换

D.如果系统在碰撞后动能减少,那么这类碰撞叫弹性碰撞

3、['v-t图像斜率意义,及v-t图像求加速度', '碰撞', '判断系统机械能是否守恒', '从运动情况确定受力']

正确率40.0%斯诺克是一项近年来我们所熟知的运动项目,球员出杆击打白球,运动白球撞击彩球使其入洞并计分。如图甲所示,运动员用白球撞击蓝球(设两球质量相等),两球发生正碰,且碰撞后白球所受的阻力不变。若碰撞前、后两球的$${{v}{−}{t}}$$图像如图乙所示,白球的虚线与蓝球实线交于$${{t}}$$轴同一点。关于两球的运动,下列说法正确的是(

D

A.碰撞后两球相距的最远距离为$${{0}{.}{9}{{m}}}$$

B.蓝球运动过程中受到的阻力较大

C.两球发生弹性碰撞

D.碰撞后蓝球的加速度大小为$${\frac{3} {2 5}} ~ \mathrm{m / s^{2}}$$

4、['碰撞']

正确率60.0%如图所示,在光滑水平面上有$${{A}{、}{B}}$$

D

A.$$p_{A}^{\prime}=3$$$$k g \cdot m / s$$$$p_{B}^{\prime}=4$$$$k g \cdot m / s$$

B.$$p_{A}^{\prime}=-2 k g \cdot m / s$$$$p_{B}^{\prime}=7$$$$k g \cdot m / s$$

C.$$p_{A}^{\prime}=3$$$$k g \cdot m / s$$$$p_{B}^{\prime}=2$$$$k g \cdot m / s$$

D.$$p_{A}^{\prime}=1$$$$k g \cdot m / s$$$$p_{B}^{\prime}=4$$$$k g \cdot m / s$$

5、['碰撞']

正确率40.0%如图所示,在光滑水平面上质量分别为$$m_{A}=2 k g. \; \; m_{B}=4 k g$$

D

A.它们碰撞前的总动量是$$1 8 k g \cdot m / s$$,方向水平向右

B.它们碰撞后的总动量是$$1 8 k g \cdot m / s$$,方向水平向左

C.它们碰撞前的总动量是$$2 k g \cdot m / s$$,方向水平向右

D.它们碰撞后的总动量是$$2 k g \cdot m / s$$,方向水平向左

6、['碰撞']

正确率60.0%两个相向运动的物体碰撞后都静止,这说明两物体原来的(

C

A.速度大小相等

B.质量大小相等

C.动量大小相等

D.动量相同

7、['动量与能量的其他综合应用', '动量定理的定量计算', '碰撞', '用动量守恒定律分析弹簧类问题']

正确率40.0%如图所示,质量$$m_{1}=1 0 k g$$的木箱,放在光滑水平面上,木箱中有一个质量为$$m_{2}=1 0 k g$$的铁块,木箱与铁块用一水平轻质弹簧固定连接,木箱与铁块一起以$$v_{0}=6 m / s$$的速度向左运动,与静止在水平面上质量$$M=4 0 k g$$的铁箱发生正碰,碰后铁箱的速度为$$v=2 m / s$$,忽略一切摩擦阻力,碰撞时间极短,弹簧始终在弹性限度内,则(

D

A.木箱与铁箱碰撞后瞬间木箱的速度大小为$${{4}{m}{/}{s}}$$

B.当弹簧被压缩到最短时木箱的速度大小为$${{4}{m}{/}{s}}$$

C.从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中,弹簧弹力对木箱的冲量大小为$$2 0 N \cdot s$$

D.从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中,弹簧弹性势能的最大值为$${{1}{6}{0}{J}}$$

8、['动量与能量的其他综合应用', '碰撞']

正确率40.0%$${{2}{0}{2}{2}}$$年冬季奥运会将在北京举行。我国冰壶运动员进行了训练,若训练过程中分别有$${{P}}$$、$${{Q}}$$两冰壶,$${{P}}$$、$${{Q}}$$在光滑水平轨道上同向运动,某时刻$${{P}}$$冰壶的动量是$$7 ~ \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}$$,$${{Q}}$$冰壶的动量是$$9 \ \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}$$,当$${{P}}$$追上$${{Q}}$$时发生碰撞,碰撞后冰壶继续同向运动且不发生二次碰撞,若碰撞后$${{Q}}$$冰壶的动量变为$$1 2 ~ \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}$$,则两冰壶质量$${{m}_{Q}}$$,$${{m}_{p}}$$的关系可能是(  )

B

A.$$m_{Q}=1. 5 m_{p}$$

B.$$m_{Q}=2. 5 m_{p}$$

C.$$m_{Q}=3. 5 m_{p}$$

D.$$m_{Q}=4. 5 m_{p}$$

9、['动量定理的定量计算', '碰撞', '冲量的计算', 'v-t图像综合应用']

正确率40.0%如图甲所示,物块$${{A}{、}{B}}$$

C

A.$${{9}{N}{⋅}{s}}$$

B.$$1 8 N \cdot s$$

C.$$3 6 N \cdot s$$

D.$$7 2 N \cdot s$$

10、['碰撞', '动量及动量变化']

正确率40.0%在光滑水平面上,有两个小球$${{A}{、}{B}}$$沿同一直线同向运动$${{(}{B}}$$在前$${{)}}$$,已知碰前两球的动量分别为$$p_{A}=1 2 ~ k g \cdot m / s. ~ ~ p_{B}=1 3 ~ k g \cdot m / s$$,碰后它们动量的变化分别为$$\Delta p_{A}, \ \Delta p_{B}.$$下列数值可能正确的是$${{(}{)}}$$

A

A.$$\Delta p_{A}=-3 ~ k g \cdot m / s, ~ \Delta p_{B}=3 ~ k g \cdot m / s$$

B.$$\Delta p_{A}=3 ~ k g \cdot m / s, ~ \Delta p_{B}=-3 ~ k g \cdot m / s$$

C.$$\Delta p_{A}=-2 4 ~ k g \cdot m / s, ~ ~ \Delta p_{B}=2 4 ~ k g \cdot m / s$$

D.$$\Delta p_{A}=2 4 ~ k g \cdot m / s, ~ \Delta p_{B}=-2 4 ~ k g \cdot m / s$$

1. 题目解析:

选项分析:

A. 当 $$v_0 = \sqrt{2gR}$$ 时,小球动能 $$E_k = \frac{1}{2}mv_0^2 = mgR$$,恰好等于重力势能变化 $$mgR$$,因此小球能到达 $$B$$ 点。此选项正确。

B. 小球速度足够大时,可能从滑块左侧离开,但由于水平动量守恒,滑块会获得反向速度,小球离开后仍会落在水平面上。此选项正确。

C. 当 $$v_0 = \sqrt{2gR}$$ 时,小球在凹槽上运动时,滑块始终受到向右的力,动能一直增大。此选项正确。

D. 若滑块固定,小球返回 $$A$$ 点时速度仍为 $$v_0$$,向心力由压力提供,压力为 $$m \frac{v_0^2}{R}$$。此选项正确。

综上,正确答案为 B、C、D

2. 题目解析:

选项分析:

A. 非弹性碰撞中动能不守恒,但总能量守恒。此选项表述不严谨,错误。

B. 弹性碰撞中动能守恒,没有动能损失。此选项正确。

C. 质量相等的物体发生弹性碰撞时速度互换,但非弹性碰撞不成立。此选项未说明碰撞类型,错误。

D. 碰撞后动能减少的碰撞是非弹性碰撞。此选项错误。

综上,正确答案为 B

3. 题目解析:

从 $$v-t$$ 图像可知:

A. 碰撞后两球速度分别为 $$v_白 = 1.8 \, \text{m/s}$$ 和 $$v_蓝 = 2.4 \, \text{m/s}$$,相对速度 $$v_{相对} = 0.6 \, \text{m/s}$$,减速至共速时间 $$t = \frac{1.8}{a}$$,最远距离 $$s = v_{相对}t - \frac{1}{2}a t^2 = 0.9 \, \text{m}$$。此选项正确。

B. 蓝球减速更快,说明其受到的阻力较大。此选项正确。

C. 碰撞前后动能不相等($$\frac{1}{2}m(3^2) \neq \frac{1}{2}m(1.8^2 + 2.4^2)$$),为非弹性碰撞。此选项错误。

D. 蓝球加速度 $$a = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{2.4}{20} = \frac{3}{25} \, \text{m/s}^2$$。此选项正确。

综上,正确答案为 A、B、D

4. 题目解析:

碰撞需满足动量守恒和能量关系。初始总动量为 $$5 \, \text{kg} \cdot \text{m/s}$$。

选项分析:

A. $$p_A' + p_B' = 7 \, \text{kg} \cdot \text{m/s}$$,不守恒,错误。

B. $$p_A' + p_B' = 5 \, \text{kg} \cdot \text{m/s}$$,且 $$p_B' > p_B$$ 符合实际,正确。

C. $$p_A' + p_B' = 5 \, \text{kg} \cdot \text{m/s}$$,但 $$p_A'$$ 方向未明确,可能错误。

D. $$p_A' + p_B' = 5 \, \text{kg} \cdot \text{m/s}$$,但 $$p_B'$$ 过大,可能错误。

综上,正确答案为 B

5. 题目解析:

碰撞前 $$p_A = 2 \times 6 = 12 \, \text{kg} \cdot \text{m/s}$$(向右),$$p_B = 4 \times (-3) = -12 \, \text{kg} \cdot \text{m/s}$$(向左),总动量 $$p_{\text{总}} = 0$$。

碰撞后总动量仍为 $$0$$,选项 A、B、C 均错误,D 中 $$p_{\text{总}} = 0$$ 符合,但方向表述不严谨。

综上,正确答案为 无正确选项(题目可能存在瑕疵)。

6. 题目解析:

碰撞后静止说明总动量为零,即两物体原动量大小相等、方向相反。因此选项 C 正确。

7. 题目解析:

A. 碰撞后木箱速度 $$v_1$$ 由动量守恒:$$(m_1 + m_2)v_0 = m_1 v_1 + M v$$,解得 $$v_1 = -4 \, \text{m/s}$$(反向)。此选项正确。

B. 弹簧压缩最短时共速:$$(m_1 + m_2)v_0 = (m_1 + m_2 + M)v_{\text{共}}$$,解得 $$v_{\text{共}} = 2 \, \text{m/s}$$。此选项错误。

C. 对木箱,冲量 $$I = m_1 v_{\text{共}} - m_1 v_1 = 20 \, \text{N} \cdot \text{s}$$。此选项正确。

D. 最大弹性势能 $$E_p = \frac{1}{2}(m_1 + m_2)v_0^2 - \frac{1}{2}(m_1 + m_2 + M)v_{\text{共}}^2 = 160 \, \text{J}$$。此选项正确。

综上,正确答案为 A、C、D

8. 题目解析:

碰撞后 $$Q$$ 动量增大,说明 $$P$$ 反弹。由动量守恒:$$p_P + p_Q = p_P' + p_Q'$$,得 $$p_P' = 4 \, \text{kg} \cdot \text{m/s}$$。

需满足 $$v_Q' > v_P'$$ 且 $$v_P' \leq v_Q$$,即 $$\frac{12}{m_Q} > \frac{4}{m_P}$$ 且 $$\frac{4}{m_P} \leq \frac{9}{m_Q}$$,解得 $$1.5 m_P \leq m_Q \leq 3 m_P$$。

综上,正确答案为 A、B

9. 题目解析:

由图像可知,$$B$$ 的加速度 $$a = \frac{6}{2} = 3 \, \text{m/s}^2$$,力 $$F = m_B a = 6 \, \text{N}$$。

对 $$A$$,冲量 $$I = m_A \Delta v = 2 \times (6 - 0) = 12 \, \text{N} \cdot \text{s}$$。

题目选项与计算结果不符,可能为 B(18 N·s)(假设其他条件)。

10. 题目解析:

动量守恒要求 $$\Delta p_A = -\Delta p_B$$,且 $$p_A' = p_A + \Delta p_A \geq 0$$,$$p_B' = p_B + \Delta p_B \geq 0$$。

选项分析:

A. $$\Delta p_A = -3$$,$$\Delta p_B = 3$$,满足 $$p_A' = 9$$,$$p_B' = 16$$,且 $$v_A' \leq v_B'$$。此选项可能正确。

B. $$\Delta p_A = 3$$,$$\Delta p_B = -3$$,会导致 $$p_B' = 10$$,但 $$v_A' > v_B'$$ 不满足同向。此选项错误。

C. $$\Delta p_A = -24$$ 会导致 $$p_A' = -12$$(无意义)。此选项错误。

D. 同理,$$\Delta p_A = 24$$ 会导致 $$p_B' = -11$$。此选项错误。

综上,正确答案为 A

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