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课后进阶单选题自测题答案-海南省等高中物理,平均正确率46.0%

2025-09-23
碰撞-动量守恒定律的应用知识点课后进阶单选题自测题答案-海南省等高中物理,平均正确率46.0%
1、['碰撞', '对动量守恒条件的理解']

正确率80.0%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$$P_{A}=1 0 k g \cdot m / s$$,$$P_{B}=1 2 k g \cdot m / s$$,碰后它们动量的变化分别为$${{Δ}{{P}_{A}}}$$、$${{Δ}{{P}_{B}}}$$,下列数值可能正确的是$${{(}{)}}$$

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.$$\Delta P_{A}=1 2 k g \cdot m / s$$、$$\Delta P_{B}=6 k g \cdot m / s$$

D.$$\Delta P_{A}=2 4 k g \cdot m / s$$、$$\Delta P_{B}=-2 4 k g \cdot m / s$$

2、['碰撞', '动能的定义及表达式']

正确率40.0%一个质量为$${{m}}$$的小球甲以速度$${{V}}$$在光滑水平面上运动,与一个等质量的止小球乙正碰后,甲球的速度变为$${{v}}$$,那么乙球获得的动能等于$${{(}{)}}$$

B

A.$${\frac{1} {2}} \mathrm{m V}^{2}-{\frac{1} {2}} \mathrm{m v}^{2}$$

B.$${\frac{1} {2}} \mathrm{m ( V-v )^{2}}$$

C.$${\frac{1} {2}} \mathrm{m} \biggl( {\frac{1} {2}} \mathrm{V} \biggr)^{2}$$

D.$${\frac{1} {2}} \mathrm{m} \biggl( {\frac{1} {2}} \mathrm{v} \biggr)^{2}$$

6、['动量与能量的其他综合应用', '碰撞']

正确率40.0%两个小球在光滑水平面上沿着同一直线$${、}$$同一方向运动,$${{B}}$$球在前,$${{A}}$$球在后,$$m_{A}=1 \mathrm{k g}, ~ \, m_{B}=2 \mathrm{k g}, ~ \, v_{A}=6 \mathrm{m / s}, ~ \, v_{B}=2 \mathrm{m / s}$$.当$${{A}}$$球与$${{B}}$$球发生碰撞后,$${{A}{、}{B}}$$两球速度可能为(

B

A.$$v_{A}=5 \mathrm{m / s}, ~ v_{B}=2. 5 \mathrm{m / s}$$

B.$$v_{A}=2 \mathrm{m / s}, ~ v_{B}=4 \mathrm{m / s}$$

C.$$v_{A}=-4 \mathrm{m / s}, ~ v_{B}=7 \mathrm{m / s}$$

D.$$v_{A}=7 \mathrm{m / s}, ~ v_{B}=1. 5 \mathrm{m / s}$$

1、根据动量守恒定律,两球碰撞前后总动量守恒,因此有:$$\Delta P_A + \Delta P_B = 0$$,即$$\Delta P_A = -\Delta P_B$$。

选项A:$$\Delta P_A = -3$$,$$\Delta P_B = 3$$,满足动量守恒。

选项B:$$\Delta P_A = 3$$,$$\Delta P_B = -3$$,满足动量守恒。

选项C:$$\Delta P_A = 12$$,$$\Delta P_B = 6$$,不满足动量守恒。

选项D:$$\Delta P_A = 24$$,$$\Delta P_B = -24$$,满足动量守恒。

但还需考虑能量关系。碰撞后总动能不可能增加,且A球追尾B球,碰撞后A球速度应减小,B球速度应增大。

碰前总动能:$$E_k = \frac{{P_A^2}}{{2m_A}} + \frac{{P_B^2}}{{2m_B}}$$,由于质量未知,需定性分析。

选项A:碰后A球动量减小(从10变为7),B球动量增大(从12变为15),合理。

选项B:碰后A球动量增大(从10变为13),B球动量减小(从12变为9),但A球追尾B球,A球速度应减小,不合理。

选项D:碰后A球动量变为$$10 + 24 = 34$$,B球动量变为$$12 - 24 = -12$$,即B球反向运动,但碰撞后B球速度方向应与原方向相同(追尾碰撞),不合理。

因此只有A可能正确。

2、根据动量守恒:$$mV = mv + mv_B$$,得$$v_B = V - v$$。

乙球动能:$$E_{k乙} = \frac{1}{2} m v_B^2 = \frac{1}{2} m (V - v)^2$$。

选项B正确。

也可由能量关系:甲球动能减少量$$\Delta E_{k甲} = \frac{1}{2}mV^2 - \frac{1}{2}mv^2$$,但碰撞可能非弹性,动能不一定全部传给乙,因此A不一定成立。

本题指定正碰且光滑水平面,若为弹性碰撞,则$$v_B = V$$,但题中甲球碰后速度为v,一般情况应选B。

6、碰撞需满足:动量守恒、动能不增加、碰后速度合理。

碰前总动量:$$P = m_A v_A + m_B v_B = 1 \times 6 + 2 \times 2 = 10 \text{ kg·m/s}$$

碰前总动能:$$E_k = \frac{1}{2} \times 1 \times 6^2 + \frac{1}{2} \times 2 \times 2^2 = 18 + 4 = 22 \text{ J}$$

逐项验证:

A:$$v_A = 5$$,$$v_B = 2.5$$,动量:$$1 \times 5 + 2 \times 2.5 = 10$$,守恒;动能:$$\frac{1}{2} \times 1 \times 25 + \frac{1}{2} \times 2 \times 6.25 = 12.5 + 6.25 = 18.75 < 22$$,合理;且$$v_A = 5 > v_B = 2.5$$,A球仍快于B球,但碰撞后A球应减速,B球应加速,此处A球速度仍大于B球,可能发生二次碰撞,不合理。

B:$$v_A = 2$$,$$v_B = 4$$,动量:$$1 \times 2 + 2 \times 4 = 10$$,守恒;动能:$$\frac{1}{2} \times 1 \times 4 + \frac{1}{2} \times 2 \times 16 = 2 + 16 = 18 < 22$$,合理;且$$v_A = 2 < v_B = 4$$,碰后A球慢于B球,合理。

C:$$v_A = -4$$,$$v_B = 7$$,动量:$$1 \times (-4) + 2 \times 7 = -4 + 14 = 10$$,守恒;动能:$$\frac{1}{2} \times 1 \times 16 + \frac{1}{2} \times 2 \times 49 = 8 + 49 = 57 > 22$$,动能增加,不可能。

D:$$v_A = 7$$,$$v_B = 1.5$$,动量:$$1 \times 7 + 2 \times 1.5 = 7 + 3 = 10$$,守恒;动能:$$\frac{1}{2} \times 1 \times 49 + \frac{1}{2} \times 2 \times 2.25 = 24.5 + 2.25 = 26.75 > 22$$,动能增加,不可能。

因此只有B可能正确。

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