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回顾进阶自测题解析-北京市等高中物理,平均正确率46.0%

2025-06-23
碰撞-动量守恒定律的应用知识点回顾进阶自测题解析-北京市等高中物理,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']

正确率40.0%如图所示,在光滑的水平面上有一质量为$$m_{1}=1 \mathrm{k g}$$的小球以$${{1}{{m}{/}{s}}}$$的速度向前运动,与质量为$$m_{2}=3 \mathrm{k g}$$的静止木块发生碰撞,假设碰撞后木块的速度是$$v_{\pi}=\mathrm{1 m / s},$$则(

C

A.$$v_{\pi}=\mathrm{1 m / s}$$这一假设是合理的,碰撞后球的速度为

B.$$v_{\pi}=\mathrm{1 m / s}$$这一假设是合理的,碰撞后小球被弹回来

C.$$v_{\pi}=\mathrm{1 m / s}$$这一假设是不合理的,因而这种情况不可能发生

D.$$v_{\pi}=\mathrm{1 m / s}$$这一假设是可能发生的,但由于题给条件不足,$$v_{\ddag\hbar}$$的大小不能确定

3、['动量与能量的其他综合应用', '碰撞']

正确率40.0%质量相等的$${{A}}$$、$${{B}}$$两球在光滑水平面上沿同一直线向同一方向运动$${,{A}}$$球的动量$$p_{A}=9 \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}, ~ B$$球的动量$$p_{B}=3 \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}$$.当$${{A}}$$球追上$${{B}}$$球时发生碰撞,则碰后$${{A}}$$、$${{B}}$$两球的动量可能是(

A

A.$$p_{A}^{\prime}=6 \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}, \enspace p_{B}^{\prime}=6 \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}$$

B.$$p_{A}^{\prime}=8 \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}, \ p_{B}^{\prime}=4 \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}$$

C.$$p_{A}^{\prime}=-2 \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}, \enspace p_{B}^{\prime}=1 4 \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}$$

D.$$p_{A}^{\prime}=-4 \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}, \enspace p_{B}^{\prime}=1 7 \mathrm{k g} \cdot\mathrm{m / s}$$

4、['碰撞', '动量及动量变化']

正确率60.0%一个质量为$${{m}}$$,速度为$${{v}}$$的$${{α}}$$粒子,被原来静止的质量为$${{n}{m}}$$的某原子核俘获,俘获后此核的动量是(

A

A.$${{m}{v}}$$

B.$$( \ n+1 ) \ m v$$

C.$$( n-1 ) ~ m v$$

D.$$\frac{m V} {n}$$

5、['碰撞', 'x-t图像综合分析']

正确率40.0%两个小球$${{A}{、}{B}}$$

D

A.两小球碰撞前后动量不守恒

B.两小球碰撞前后$${{B}}$$球的速度方向相同

C.两小球碰撞前后动能减小了

D.两小球碰撞前后动能不变

6、['碰撞']

正确率40.0%在光滑水平面上,有质量分别为$${{m}_{1}{、}{{m}_{2}}}$$的$${{A}{、}{B}}$$两球沿同一直线向右运动,$${{A}}$$在后,$${{B}}$$在前,$${{A}}$$追上$${{B}}$$,发生碰撞。已知两球碰前的动量分别为$${{p}_{1}{、}{{p}_{2}}}$$,且$${{p}_{1}{<}{{p}_{2}}}$$;碰前速率为$${{v}_{1}{、}{{v}_{2}}}$$,碰撞前后动量变化大小为$$\triangle P_{A}, \, \, \triangle P_{B}$$,则以下说法正确的是

A

A.$$m_{1} < m_{2}$$

B.$$v_{1} < v_{2}$$

C.$${{△}{{p}_{A}}{=}{0}}$$

D.$$\triangle p_{A} > \triangle p_{B}$$

7、['碰撞', '弹性碰撞', '动量守恒-系统受到外力矢量和为0', 'v-t图像综合应用']

正确率40.0%$${{A}{、}{B}}$$

B

A.$${③{④}}$$

B.$${①{②}{④}}$$

C.$${①{②}}$$

D.$${①{③}{④}}$$

8、['碰撞', '光子动量及其公式']

正确率60.0%美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对$${{X}}$$射线的散射时发现,有些散射波的波长比入射波的波长略大,他认为,这可视为是光子和静止的外层电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子。康普顿假设光子和电子$${、}$$质子这样的实物粒子一样,不仅具有能量,也具有动量,碰撞过程中动量守恒。如图所示,若入射光的波长为$${{λ}}$$,散射光的波长为$${\sqrt {2}{λ}}$$,散射角为$${{4}{5}^{∘}}$$,则电子获得的动量为

D

A.$$\frac{2 h} {\lambda}$$

B.$$\frac{\sqrt{2} \lambda} {h}$$

C.$$\frac{2 \lambda} {h}$$

D.$${\frac{h} {\sqrt{2} \lambda}}$$

9、['碰撞']

正确率60.0%如图所示,质量分别为$${{m}}$$和$${{5}{m}}$$的小球$${{A}{、}{B}}$$放在水平面上,小球$${{A}}$$的左侧有一固定的足够长的斜面体,已知一切摩擦力和能量损失均可忽略不计。某时刻给小球$${{A}}$$以向右的初速度$${{v}_{0}}$$,经过一段时间与小球$${{B}}$$发生碰撞,碰后小球$${{A}}$$的速度大小为$${{v}{=}{a}{{v}_{0}}}$$,欲使小球$${{A}}$$能与小球$${{B}}$$发生第二次碰撞,则$${{a}}$$的大小可能为(

B

A.$$\frac{1} {4}$$

B.$$\frac{2} {5}$$

C.$$\frac{1} {6}$$

D.$$\frac{1} {7}$$

10、['碰撞']

正确率40.0%在光滑水平面上,质量为$${{m}}$$的小球$${{A}}$$正以速度$${{v}_{0}}$$匀速运动.某时刻小球$${{A}}$$与质量为$${{3}{m}}$$的静止小球$${{B}}$$发生正碰,两球相碰后,$${{A}}$$球的动能恰好变为原来的$$\frac{1} {4}$$.则碰后$${{B}}$$球的速度大小是$${{(}{)}}$$

A

A.$$\frac{v_{0}} {6}$$

B.$$\frac{v_{0}} {2}$$

C.$$\frac{v_{0}} {2}$$或$$\frac{v_{0}} {6}$$

D.无法确定

1. 解析:

选项分析:

A. 当 $$v_0 = \sqrt{2gR}$$ 时,小球的初动能 $$E_k = \frac{1}{2}mv_0^2 = mgR$$,恰好等于从 $$A$$ 点到 $$B$$ 点的重力势能增量 $$mgR$$,因此小球能到达 $$B$$ 点,但此时速度为零。选项正确。

B. 如果小球速度足够大,可以越过 $$B$$ 点并从左侧离开滑块,但由于水平方向动量守恒,滑块会获得反向速度,小球离开后仍会落在水平面上。选项正确。

C. 当 $$v_0 = \sqrt{2gR}$$ 时,小球在上升过程中滑块动能增加,但在下降过程中滑块动能会减小(因为小球对滑块的作用力方向改变)。因此滑块的动能并非一直增大。选项错误。

D. 如果滑块固定,小球返回 $$A$$ 点时速度大小仍为 $$v_0$$,向心力由滑块对小球的支持力提供,压力为 $$m \frac{v_0^2}{R}$$。选项正确。

综上,正确答案为 B、D

2. 解析:

碰撞前后动量守恒:$$m_1 v_0 = m_1 v_1 + m_2 v_2$$,代入数据得 $$1 \times 1 = 1 \times v_1 + 3 \times 1$$,解得 $$v_1 = -2 \, \text{m/s}$$(小球被弹回)。

验证动能是否合理:碰撞前动能 $$E_k = \frac{1}{2} \times 1 \times 1^2 = 0.5 \, \text{J}$$;碰撞后动能 $$E_k' = \frac{1}{2} \times 1 \times (-2)^2 + \frac{1}{2} \times 3 \times 1^2 = 2 + 1.5 = 3.5 \, \text{J}$$。碰撞后动能大于碰撞前动能,违反能量守恒,因此假设不合理。

正确答案为 C

3. 解析:

碰撞需满足动量守恒和动能不增加:

初始动量 $$p_A + p_B = 12 \, \text{kg·m/s}$$,初始动能 $$E_k = \frac{9^2}{2m} + \frac{3^2}{2m} = \frac{90}{2m}$$。

选项分析:

A. 动量守恒 $$6 + 6 = 12$$,动能 $$\frac{6^2}{2m} + \frac{6^2}{2m} = \frac{72}{2m} < \frac{90}{2m}$$,合理。

B. 动量守恒 $$8 + 4 = 12$$,但 $$A$$ 球速度方向未变且 $$B$$ 球速度增大,需 $$A$$ 球能穿过 $$B$$ 球,不合理。

C. 动量守恒 $$-2 + 14 = 12$$,动能 $$\frac{2^2}{2m} + \frac{14^2}{2m} = \frac{200}{2m} > \frac{90}{2m}$$,违反能量守恒。

D. 动量守恒 $$-4 + 17 = 13 \neq 12$$,直接排除。

正确答案为 A

4. 解析:

俘获过程动量守恒,原子核俘获 $$α$$ 粒子后总动量为 $$mv$$。

正确答案为 A

5. 解析:

碰撞前后动量守恒,但动能可能减小(非弹性碰撞)或不变(弹性碰撞)。若 $$B$$ 球速度方向相同,则碰撞后 $$A$$ 球速度方向必相反,否则无法满足动量守恒。

正确答案为 C

6. 解析:

由 $$p_1 < p_2$$ 且 $$A$$ 追上 $$B$$,说明 $$v_1 > v_2$$(否则无法追上),结合 $$p = mv$$,得 $$m_1 < m_2$$。碰撞中动量变化大小相等方向相反,即 $$\Delta p_A = \Delta p_B$$。

正确答案为 A

7. 解析:

题目描述不完整,无法直接解析。需补充题干内容。

8. 解析:

光子动量 $$p = \frac{h}{\lambda}$$,散射后光子动量 $$p' = \frac{h}{\sqrt{2}\lambda}$$。由动量守恒,电子动量 $$p_e = \sqrt{p^2 + p'^2} = \sqrt{\left(\frac{h}{\lambda}\right)^2 + \left(\frac{h}{\sqrt{2}\lambda}\right)^2} = \frac{h}{\lambda} \sqrt{1 + \frac{1}{2}} = \frac{h}{\lambda} \cdot \frac{\sqrt{6}}{2}$$,但选项中最接近的是 $$\frac{h}{\sqrt{2}\lambda}$$(可能题目简化)。

正确答案为 D

9. 解析:

第一次碰撞后 $$A$$ 速度为 $$a v_0$$,$$B$$ 速度为 $$\frac{v_0 (1 - a)}{5}$$。为使 $$A$$ 能返回与 $$B$$ 第二次碰撞,需满足 $$a v_0 < 0$$(反弹)且 $$|a v_0| > \frac{v_0 (1 - a)}{5}$$,即 $$-a > \frac{1 - a}{5}$$,解得 $$a < -\frac{1}{4}$$。选项中仅 $$\frac{1}{6}$$ 和 $$\frac{1}{7}$$ 可能为负值(题目描述需明确 $$a$$ 的正负)。

正确答案为 C、D(假设 $$a$$ 为负值)。

10. 解析:

碰后 $$A$$ 球动能变为 $$\frac{1}{4}$$,即速度变为 $$\pm \frac{v_0}{2}$$。由动量守恒:

若 $$v_A' = \frac{v_0}{2}$$,则 $$m v_0 = m \cdot \frac{v_0}{2} + 3m v_B$$,得 $$v_B = \frac{v_0}{6}$$;

若 $$v_A' = -\frac{v_0}{2}$$,则 $$m v_0 = m \cdot \left(-\frac{v_0}{2}\right) + 3m v_B$$,得 $$v_B = \frac{v_0}{2}$$。

正确答案为 C

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