2021高考物理新高考版一輪習(xí)題：第六章微專題44“廣義碰撞”的三種模型(含解析)

1、1“彈簧 滑塊”模型：（1）系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒，但系統(tǒng)的總動(dòng)能會(huì)與彈性勢能發(fā)生轉(zhuǎn)化（2）彈簧處于最長（最短）狀態(tài)時(shí)兩物體速度相等，相當(dāng)于完全非彈性碰撞，此時(shí)動(dòng)能最小、彈性勢能最大；彈簧恢復(fù)原長時(shí)相當(dāng)于完全彈性碰撞，此時(shí)系統(tǒng)的總動(dòng)能守恒2“板 塊”模型：系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，當(dāng)兩者的速度相等時(shí)，相當(dāng)于完全非彈性碰撞，系統(tǒng)機(jī)械能損失最大，損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)能3 “斜面模型”： 系統(tǒng)只在水平方向動(dòng)量守恒，當(dāng)小球滑至斜面最大高度時(shí)兩物體具有共同速度，此時(shí)相當(dāng)于完全非彈性碰撞，系統(tǒng)損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為小球增加的勢能對小球從沖上斜面又滑離斜面的全過程，相當(dāng)于彈性碰撞，全過程系統(tǒng)機(jī)械能守恒1.（多選）（2

2、019吉林省“五地六?！焙献黧w聯(lián)考）如圖1所示，在光滑水平地面上，A、B兩物體質(zhì)量都為m， A 以速度 v 向右運(yùn)動(dòng)，B 左端有一輕彈簧且初速度為0，在 A 與彈簧接觸以后的過程中（A 與彈簧不粘連），下列說法正確的是（）A.輕彈簧被壓縮到最短時(shí)，A、B系統(tǒng)總動(dòng)量仍然為 mv1 CB .輕彈簧被壓縮到最短時(shí)，A的動(dòng)能為4mv2C.彈簧恢復(fù)原長時(shí)，A的動(dòng)量一定為零D. A、B兩物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒2.（多選）（2019河南駐馬店市第一學(xué)期期終 ）如圖2所示，光滑水平直軌道上有三個(gè)質(zhì)量均為m=3 kg的物塊A、B、C,物塊B的左側(cè)固定一輕彈簧（彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì) ）.設(shè)A以 vo=4 m/

3、s的速度朝B開始運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧；當(dāng) A、B速度相等時(shí)，B與C恰好相碰并粘接在 一起，然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng).假設(shè) B和C碰撞過程時(shí)間極短，則以下說法正確的是（）圖2A.從開始到彈簧最短時(shí)物塊C受到的沖量大小為1N sB .從開始到彈簧最短時(shí)物塊C受到的沖量大小為 4 N sC.從開始到A與彈簧分離的過程中整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能為3 JD.從開始到A與彈簧分離的過程中整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能為9 J3. （2020福建三明市質(zhì)檢）如圖3甲所示，一輕彈簧的兩端與質(zhì)量分別為m1、m2的兩物塊A、B相連接，并靜止在光滑水平面上.現(xiàn)使 A獲得水平向右、大小為 3 m/s的瞬時(shí)速度，從此 刻開始計(jì)時(shí)，兩物塊的速度隨時(shí)間變

4、化的規(guī)律如圖乙所示，從圖象提供的信息可得（）圖3A.在ti和t3時(shí)刻兩物塊達(dá)到共同速度1 m/s,且彈簧都處于壓縮狀態(tài)B.在tit2時(shí)間內(nèi)A、B的距離逐漸增大，t2時(shí)刻彈簧的彈性勢能最大C.兩物塊的質(zhì)量之比為 mi : m2= 2 ： 1D.在t2時(shí)刻A、B兩物塊的動(dòng)能之比為Eki ： Ek2= 1 ： 84. （2019山東日照市上學(xué)期期末）如圖4所示，光滑的水平桌面上放置一質(zhì)量M = 4 kg、長L= 0.6 m的長木板B,質(zhì)量m= 1 kg的小木塊A（可看成質(zhì)點(diǎn)）放在長木板的左端，開始A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)有一個(gè)與A完全相同的小木塊 C從長木板右側(cè)以vo=6 m/s的初速度沖向長木板，

5、碰后以V1 = 2 m/s的速度被反向彈回（碰撞時(shí)間極短），最終小木塊 A恰好不滑落長 木板.重力加速度 g= 10 m/s2.求：（1）碰后瞬間長木板B 的速度；(2)小木塊A與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù).5. (2019河南平頂山市一輪復(fù)習(xí)質(zhì)檢)如圖5所示，質(zhì)量為 m的物塊A在光滑的水平面上以一定的速度向右滑行，質(zhì)量為2m 的圓弧體靜止在光滑水平面上，光滑圓弧面最低點(diǎn)與水平面相切，圓弧的半徑為 R,圓弧所對的圓心角0= 53。，物塊滑上圓弧體后，剛好能滑到圓弧體的最高點(diǎn)，重力加速度為g, sin 53 =0.8, cos 53 = 0.6.求：圖5(1)物塊在水平面上滑行的速度大?。?2)若將圓

6、弧體鎖定，物塊仍以原來的速度向右滑行并滑上圓弧體，則物塊從圓弧面上滑出后上升到最高點(diǎn)的速度大小及最高點(diǎn)離地面的高度答案精析1. AC A和B及輕彈簧組成的系統(tǒng)所受的合外力為零，動(dòng)量守恒，初狀態(tài)總動(dòng)量為mv,則彈簧壓縮至最短時(shí)，系統(tǒng)總動(dòng)量仍然為mv,故A正確；輕彈簧被壓縮到最短時(shí)，A和B的速度相等，由動(dòng)量守恒有 mv=2mv共，可得丫共=，則此時(shí)A的動(dòng)能為EkA=1mv共2=_1mv2, 228故B錯(cuò)誤；A和B在相對靠近壓縮彈簧和相對遠(yuǎn)離彈簧恢復(fù)原長的過程中，滿足A、B與輕111彈黃組成的系統(tǒng)的動(dòng)重寸恒和機(jī)械能寸恒有：mv=mvA+mvB, 2mv2 = 2mvA2 + mvB2,可得VA= 0

7、, VB=v,故C正確；A、B兩物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能有一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，機(jī)械能不守恒，而A和B及彈簧組成的系統(tǒng)沒有其他能參與轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒，故D錯(cuò)誤.2. BC 設(shè)當(dāng)A、B速度相等且B與C碰撞之前A、B的速度為v1，以vo的方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律有 mvo=2mv1,解得V1 = 2 m/s;從開始到彈簧最短時(shí)， 對A、B、C系統(tǒng)有：4mvo = 3mv2,解得v2 = m/s；從開始到彈黃取短時(shí)， 對物塊C,由動(dòng)重te理：I=mv2=4 N s , 3選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；B與C相碰的過程：mv1 = 2mv3,解得v3= 1 m/s；則從開始到 A與彈 1cle. 簧分

8、離的過程中整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能為AE= 2mv12-2 2mv32=3 J,選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.3. D 在t1和t3時(shí)刻兩物塊達(dá)到共同速度 1 m/s,且t1時(shí)刻彈簧處于壓縮狀態(tài)，t3時(shí)刻彈簧處于伸長狀態(tài)，兩個(gè)時(shí)刻彈簧的彈性勢能最大；由圖象的面積可知，在t1t2時(shí)間內(nèi)A、B的距離逐漸增大，選項(xiàng) A、B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)量守恒，從 。力時(shí)刻：m1vo= (m1 + m2)v1,即3m1= (m + m2)X1,解得2m1 = m2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在t2時(shí)刻A、B兩物塊的速度分別為一1 m/s 一，一，一1c ，一,和2 m/s,根據(jù)Ek = 2mv2,可知?jiǎng)幽苤葹?Ek1 : Ek2 = 1 ： 8

9、,選項(xiàng)D正確.4. (1) 2 m/s,方向向左 (2)0.27解析(1)規(guī)定向左為正方向，對 B、C系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律有：mv0 = Mv mv1代入數(shù)據(jù)解得：v = 2 m/s,方向向左； (2)A與B作用過程，由動(dòng)量守恒定律有:Mv= (M + m)v 共代入數(shù)據(jù)解得:v 共=1.6 m/s由能量守恒定律有：12 12mg 匕Mv22(m+M)v 共2代入數(shù)據(jù)解得：產(chǎn)0.27.632665-(1)75gR(2)5V5gR 詬R解析(1)物塊與圓弧體組成的系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，物塊到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)兩者速度相等,以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律有：mvo=(m+2m)v,由機(jī)械能守恒定律有：1212 ,2mvo =2(m+2m)v + mgR(1 cos聯(lián)立解得：vo=y|gR；(2)對物塊，由機(jī)械能守恒定律有：12122mvo2 = 2mv12