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考前基础自测题答案-山西省等高中物理,平均正确率70.0%

2025-06-04
碰撞-动量守恒定律的应用知识点考前基础自测题答案-山西省等高中物理,平均正确率70.0%
1、['碰撞']

正确率80.0%两个完全相同的小球在光滑水平面上沿同一直线运动,$${{A}}$$球速度是$${{6}{m}{/}{s}}$$,$${{B}}$$球速度是$${{4}{m}{/}{s}}$$,$${{A}}$$球追上$${{B}}$$球时发生碰撞,则碰撞后$${{A}}$$、$${{B}}$$两球的速度可能值是$${{(}{)}}$$

A.$$v_{A}=5. 5 m / s$$,$$v_{B}=4. 5 m / s$$

B.$$v_{A}=4. 5 m / s$$,$$v_{B}=5. 5 m / s$$

C.$$v_{A}=3. 8 m / s$$,$$v_{B}=6. 2 m / s$$

D.$$v_{A}=-2 m / s$$,$$v_{B}=1 2 m / s$$

2、['碰撞']

正确率40.0%物体$${{A}}$$和$${{B}}$$在光滑的水平面上相向运动,它们的初动能之比$$E_{K A} \colon~ E_{K B}=4 \colon~ 1$$,两者相遇后发生正碰.它们在碰撞的过程中,动能同时减小到零,又同时增大,最后两者反向运动,则两物体的质量之比$${{m}_{A}{:}{{m}_{B}}}$$为$${{(}{)}}$$

C

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

B.$${{4}{:}{1}}$$

C.$${{1}{:}{4}}$$

D.$${{1}{:}{{1}{6}}}$$

3、['碰撞', '功能关系的应用', '能量守恒定律']

正确率40.0%一种未知粒子跟静止的氢原子核正碰,测出碰撞后氢原子核的速度是$${{7}{v}}$$。该未知粒子(速度不变)跟静止的氮原子核正碰时,测出碰撞后氮原子核的速度是$${{v}}$$。已知氢原子核的质量是$${{m}_{H}}$$,氮原子核的质量是$${{1}{4}{{m}_{H}}}$$,上述碰撞都是弹性碰撞,则下列说法正确的是(

C

A.碰撞前后未知粒子的机械能不变

B.未知粒子在两次碰撞前后的方向均相反

C.未知粒子的质量为$$\frac{7 m_{H}} {6}$$

D.未知粒子可能是$${{α}}$$粒子

4、['碰撞']

正确率60.0%光滑水平面上半径相等的两金属小球$${{A}}$$和$${{B}}$$相向运动并发生对心碰撞,碰后两球均静止,若两球的质量之比为$$m_{A} \colon~ m_{B}=1 \colon~ 3$$,则两球碰前的速度关系为(

D

A.方向相同,大小之比为$${{1}{:}{3}}$$

B.方向相同,大小之比为$${{3}{:}{1}}$$

C.方向相反,大小之比为$${{1}{:}{3}}$$

D.方向相反,大小之比为$${{3}{:}{1}}$$

5、['碰撞']

正确率40.0%甲$${、}$$乙两小物块在光滑水平轨道上同向运动,已知它们的运动量分别是$$P_{\n"}=7 k g \cdot m / s, \ P_{\mathbb Z}=8 k g \cdot m / s$$,乙追甲并发生碰撞,碰后甲球的动量变为$$P_{\mp}^{\prime}=9 k g \cdot m / s$$,则关于乙的动量大小和方向有可能的是(

A

A.$$p_{\mathbb{Z}}^{\prime}=6 k g \cdot m / s$$,方向与原来方向相同

B.$$p_{\mathbb{Z}}^{\prime}=6 k g \cdot m / s$$,方向与原来方向相反

C.$$p_{\mathbb{Z}}^{\prime}=9 k g \cdot m / s$$,方向与原来方向相同

D.$$p_{\mathbb{Z}}^{\prime}=9 k g \cdot m / s$$,方向与原来方向相反

6、['碰撞', '动量守恒-系统受到外力矢量和为0']

正确率40.0%相向运动的$${{A}{、}{B}}$$两辆小车相撞后,一同沿$${{A}}$$原来的方向前进,则碰撞前的瞬间(

A

A.$${{A}}$$车的动量一定大于$${{B}}$$车的速度

B.$${{A}}$$车的速度一定大于$${{B}}$$车的动量

C.$${{A}}$$车的质量一定大于$${{B}}$$车的质量

D.$${{A}}$$车的动能一定大于$${{B}}$$车的动能

1. 解析:

碰撞需满足动量守恒和能量不增条件。初始动量 $$p = m \cdot 6 + m \cdot 4 = 10m$$,初始动能 $$E_k = \frac{1}{2}m(6^2 + 4^2) = 26m$$。

选项分析:

A. 动量 $$10m$$,动能 $$\frac{1}{2}m(5.5^2 + 4.5^2) = 25.25m \leq 26m$$,且 $$v_A = 5.5 > v_B = 4.5$$(未发生穿墙),合理。

B. 动量 $$10m$$,动能 $$\frac{1}{2}m(4.5^2 + 5.5^2) = 25.25m \leq 26m$$,但 $$v_A = 4.5 < v_B = 5.5$$(A球不可能穿越B球),排除。

C. 动量 $$10m$$,动能 $$\frac{1}{2}m(3.8^2 + 6.2^2) = 26.44m > 26m$$(动能增加),排除。

D. 动量 $$10m$$,动能 $$\frac{1}{2}m((-2)^2 + 12^2) = 74m \gg 26m$$(动能大幅增加),排除。

综上,正确答案为 A

2. 解析:

由题意,碰撞为完全弹性碰撞(动能先减为0后恢复)。设初动能 $$E_{KA} = 4E$$,$$E_{KB} = E$$,则初动量 $$p_A = \sqrt{2m_A \cdot 4E} = 2\sqrt{2m_A E}$$,$$p_B = -\sqrt{2m_B E}$$(反向)。

碰撞后动能同时减为0,说明两物体速度相同,由动量守恒:

$$2\sqrt{2m_A E} - \sqrt{2m_B E} = (m_A + m_B)v$$。

动能减为0时,$$v = 0$$,故 $$2\sqrt{2m_A E} = \sqrt{2m_B E}$$,解得 $$4m_A = m_B$$,即 $$m_A : m_B = 1 : 4$$。

正确答案为 C

3. 解析:

设未知粒子质量为 $$m$$,初速度为 $$u$$。

与氢核碰撞:

弹性碰撞动量守恒:$$mu = mv_1 + m_H \cdot 7v$$。

动能守恒:$$\frac{1}{2}mu^2 = \frac{1}{2}mv_1^2 + \frac{1}{2}m_H(7v)^2$$。

解得 $$v_1 = -5v$$(方向相反),$$m = \frac{7}{6}m_H$$。

与氮核碰撞验证:

动量守恒:$$mu = mv_2 + 14m_H \cdot v$$。

动能守恒:$$\frac{1}{2}mu^2 = \frac{1}{2}mv_2^2 + \frac{1}{2} \cdot 14m_H v^2$$。

代入 $$m = \frac{7}{6}m_H$$ 和 $$u = 6v$$,得 $$v_2 = -2v$$(方向相反),验证成立。

选项分析:

A. 弹性碰撞机械能守恒,正确。

B. 两次碰撞后未知粒子速度方向均反向,正确。

C. 质量计算正确。

D. α粒子质量为 $$4m_H$$,不符。

正确答案为 A、B、C

4. 解析:

碰撞后两球静止,说明碰前动量大小相等、方向相反。设 $$m_A = m$$,$$m_B = 3m$$,则:

$$m_A v_A + m_B v_B = 0 \Rightarrow v_A = -3v_B$$。

故速度大小之比为 $$3 : 1$$,方向相反。

正确答案为 D

5. 解析:

初始总动量 $$p = 7 + 8 = 15 \text{kg} \cdot \text{m/s}$$。碰后甲动量 $$p_{\text{甲}}' = 9 \text{kg} \cdot \text{m/s}$$,由动量守恒:

$$p_{\text{乙}}' = 15 - 9 = 6 \text{kg} \cdot \text{m/s}$$。

还需满足动能不增:

$$\frac{7^2}{2m_{\text{甲}}} + \frac{8^2}{2m_{\text{乙}}} \geq \frac{9^2}{2m_{\text{甲}}} + \frac{6^2}{2m_{\text{乙}}}$$。

化简得 $$m_{\text{乙}} \geq \frac{3}{7}m_{\text{甲}}$$,所有选项均可能。

方向由碰撞性质决定:若为弹性碰撞,方向可能相同或相反;非弹性碰撞则需具体分析。

正确答案为 A、B(题目未给出质量关系,仅从动量守恒判断)。

6. 解析:

碰撞后同向运动,说明 $$A$$ 车动量大于 $$B$$ 车动量($$p_A > p_B$$),但无法直接比较速度、质量或动能。

选项分析:

A. 动量 $$p_A > p_B$$ 正确。

B. 速度与动量关系需考虑质量,无法确定。

C. 质量关系无法确定。

D. 动能与动量关系需考虑质量,无法确定。

正确答案为 A

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