新高考物理一輪復(fù)習(xí)提升練習(xí)導(dǎo)學(xué)案第29講 反沖和碰撞（原卷版）

第29講反沖和碰撞第29講反沖和碰撞學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)明確目標(biāo)確定方向反沖現(xiàn)象的分析和應(yīng)用碰撞現(xiàn)象分析【知識(shí)回歸】回歸課本夯實(shí)基礎(chǔ)第一部分基礎(chǔ)知識(shí)梳理一．反沖1.定義：當(dāng)物體的一部分以一定的速度離開物體時(shí)，剩余部分將獲得一個(gè)反向沖量，這種現(xiàn)象叫反沖運(yùn)動(dòng)。2特點(diǎn)：系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用的內(nèi)力遠(yuǎn)大于系統(tǒng)受到的外力。實(shí)例：發(fā)射炮彈、爆竹升空、發(fā)射火箭等。3遵從規(guī)律：動(dòng)量守恒定律二．碰撞1.特點(diǎn)：物體間的相互作用持續(xù)時(shí)間很短，內(nèi)力大于外力2.滿足規(guī)律:系統(tǒng)動(dòng)量守恒。3.分類：能量角度：（1）彈性碰撞：機(jī)械能不損失（2）非彈性碰撞：機(jī)械能損失運(yùn)動(dòng)方向：（1）正碰：碰撞前后在一條直線上（2）斜碰：碰撞前后不在一條直線上第二部分重難點(diǎn)辨析一．碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律1動(dòng)量守恒定律。2機(jī)械能不增加。3速度符合實(shí)際情境①碰前兩物體同向運(yùn)動(dòng)，若要發(fā)生碰撞，則應(yīng)有v后＞v前，碰后原來在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)有v前′≥v后′。②碰前兩物體相向運(yùn)動(dòng)，碰后兩物體的運(yùn)動(dòng)方向不可能都不改變。二．對(duì)反沖現(xiàn)象的三點(diǎn)說明1系統(tǒng)內(nèi)的不同部分在強(qiáng)大內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)，通常用動(dòng)量守恒來處理。2反沖運(yùn)動(dòng)中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，所以系統(tǒng)的總機(jī)械能增加。3反沖運(yùn)動(dòng)中平均動(dòng)量守恒。【典例分析】精選例題提高素養(yǎng)【例1】．烏賊在水中運(yùn)動(dòng)方式是十分奇特的，它不用鰭也不用手足，而是靠自身的漏斗噴射海水推動(dòng)身體運(yùn)動(dòng)，在無脊椎動(dòng)物中游泳最快，速度可達(dá)15m/s。逃命時(shí)更可以達(dá)到40m/s，被稱為“水中火箭”。如圖所示，一只懸浮在水中的烏賊，當(dāng)外套膜吸滿水后，它的總質(zhì)量為4kg，遇到危險(xiǎn)時(shí)，通過短漏斗狀的體管在極短時(shí)間內(nèi)將水向后高速噴出，從而迅速逃竄，噴射出的水的質(zhì)量為0.8kg，則噴射出水的速度為（）

A．200m/s B．160m/s C．75m/s D．60m/s【例2】．圖為丁俊暉正在準(zhǔn)備擊球，設(shè)丁俊暉在某一桿擊球過程中，白色球（主球）和花色球碰撞前后都在同一直線上運(yùn)動(dòng)，碰前白色球A的動(dòng)量SKIPIF1<0，花色球B靜止，碰后花色球B的動(dòng)量變?yōu)镾KIPIF1<0，則兩球質(zhì)量SKIPIF1<0與SKIPIF1<0間的關(guān)系可能是（

）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【例3】．如圖甲所示，質(zhì)量為SKIPIF1<0的長(zhǎng)木板ABC靜止在足夠長(zhǎng)的光滑水平面上，長(zhǎng)木板ABC的上表面由半徑為R（未知）的光滑四分之一圓弧面AB和長(zhǎng)為SKIPIF1<0的粗糙水平面BC平滑連接而成，B為圓弧面AB的最低點(diǎn)且切線水平，水平面BC的C端固定一擋板?，F(xiàn)將質(zhì)量為SKIPIF1<0的物塊從A點(diǎn)由靜止釋放，物塊與擋板碰撞后相對(duì)木板向左運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)與長(zhǎng)木板相對(duì)靜止。已知物塊在木板BC間運(yùn)動(dòng)的過程中，受到的摩擦力F隨物塊距B點(diǎn)的距離x變化規(guī)律如圖乙所示，物塊與擋板碰撞過程的時(shí)間極短且沒有機(jī)械能損失，重力加速度大小g取10SKIPIF1<0，不計(jì)物塊的大小。求：（1）圓弧面AB的半徑；（2）物塊從A點(diǎn)由靜止釋放到與長(zhǎng)木板相對(duì)靜止于B點(diǎn)，長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)的位移大?。唬?）物塊與擋板碰撞后的瞬間，物塊與長(zhǎng)木板的速度大小?！纠?】．如圖，固定點(diǎn)O上用長(zhǎng)SKIPIF1<0的細(xì)繩系一質(zhì)量SKIPIF1<0的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），小球與水平面上的B點(diǎn)剛好接觸且無壓力。一質(zhì)量SKIPIF1<0的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從水平面上A點(diǎn)以速度SKIPIF1<0（未知）向右運(yùn)動(dòng)，在B處與靜止的小球發(fā)生正碰，碰后小球在繩的約束下做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)最高點(diǎn)C時(shí)，繩上的拉力恰好等于小球的重力的2倍，碰后物塊經(jīng)過SKIPIF1<0后最終停在水平地面上的D點(diǎn)，其水平位移SKIPIF1<0，取重力加速度SKIPIF1<0。求：（1）物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）碰撞后瞬間物塊的動(dòng)量大小；（3）設(shè)物塊與小球的初始距離為SKIPIF1<0，物塊在A處的初速度大小?！眷柟叹毩?xí)】舉一反三提高能力_1．如圖，某中學(xué)航天興趣小組在一次發(fā)射實(shí)驗(yàn)中將總質(zhì)量為M的自制“水火箭”靜置在地面上。發(fā)射時(shí)“水火箭”在極短時(shí)間內(nèi)以相對(duì)地面的速度SKIPIF1<0豎直向下噴出質(zhì)量為m的水。已知火箭運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力與速度大小成正比，火箭落地時(shí)速度為v，重力加速度為g，下列說法正確的是（）

A．火箭的動(dòng)力來源于火箭外的空氣對(duì)它的推力B．火箭上升過程中一直處于超重狀態(tài)C．火箭獲得的最大速度為SKIPIF1<0D．火箭在空中飛行的時(shí)間為SKIPIF1<02．不在同一直線上的動(dòng)量問題同樣可以用正交分解法處理。某同學(xué)自制了一款飛機(jī)模型，該飛機(jī)模型飛行過程中可通過噴氣在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)彎。若該飛機(jī)模型的質(zhì)量為M（含氣體），以大小為v的速度勻速飛行時(shí)，在極短時(shí)間內(nèi)噴出質(zhì)量為m的氣體后垂直轉(zhuǎn)彎，且轉(zhuǎn)彎后的速度大小不變，則該飛機(jī)模型噴出的氣體的速度大小為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<03．如圖所示，有一只小船?？吭诤叴a頭，小船又窄又長(zhǎng)（估計(jì)重一噸左右）。一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略測(cè)定它的質(zhì)量。他進(jìn)行了如下操作：首先將船平行于碼頭自由停泊，輕輕從船尾上船，走到船頭停下，而后輕輕下船。用卷尺測(cè)出船后退的距離d，然后用卷尺測(cè)出船長(zhǎng)L。已知他的自身質(zhì)量為m，水的阻力不計(jì)，船的質(zhì)量為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<04．在空間技術(shù)發(fā)展過程中，噴氣背包曾經(jīng)作為宇航員艙外活動(dòng)的主要?jiǎng)恿ρb置，它能讓宇航員保持較高的機(jī)動(dòng)性。如圖所示，宇航員在距離空間站艙門為d的位置與空間站保持相對(duì)靜止，啟動(dòng)噴氣背包，壓縮氣體通過橫截面積為S的噴口以速度SKIPIF1<0持續(xù)噴出，宇航員到達(dá)艙門時(shí)的速度為SKIPIF1<0。若宇航員連同整套艙外太空服的質(zhì)量為M，不計(jì)噴出氣體后宇航員和裝備質(zhì)量的變化，忽略宇航員的速度對(duì)噴氣速度的影響以及噴氣過程中壓縮氣體密度的變化，則噴出壓縮氣體的密度為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<05．如圖所示，一質(zhì)量為SKIPIF1<0的物塊B靜止于水平地面上P點(diǎn)，P點(diǎn)左側(cè)地面光滑，物塊在P點(diǎn)右側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦阻力大小與物塊的速率成正比（SKIPIF1<0，k為已知常數(shù)）、與物塊質(zhì)量無關(guān)。現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m的物塊A以初速度SKIPIF1<0向右撞向物塊B，與B發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，則下列說法正確的是（）A．若A、B碰撞過程中沒有機(jī)械能損失，則碰撞過程中A對(duì)B的沖量大小為SKIPIF1<0B．若A、B碰撞過程中沒有機(jī)械能損失，則B的位移SKIPIF1<0C．若A、B碰后粘在一起，則碰撞過程中A對(duì)B的沖量大小為SKIPIF1<0D．若A、B碰后粘在一起，其共同運(yùn)動(dòng)的位移SKIPIF1<06．大小相同的兩個(gè)小球a、b并排靜止在光滑水平面上，距小球b右側(cè)l處有一豎直墻面，墻面垂直于兩小球連線，如圖所示。小球a的質(zhì)量為SKIPIF1<0，小球b的質(zhì)量為m?，F(xiàn)給小球a一沿連線向右的初速度，忽略空氣阻力及所有碰撞過程中的動(dòng)能損失，小球a與小球b發(fā)生第二次碰撞時(shí)距豎直墻面的距離為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<07．A、B兩球在光滑水平面上沿同一直線向同一方向運(yùn)動(dòng)，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，當(dāng)A追上B并發(fā)生碰撞后，A、B兩球速度的可能值是（取兩球碰前的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎ǎ〢．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0，SKIPIF1<08．質(zhì)量為m，速度為SKIPIF1<0的A球跟質(zhì)量為3m的靜止的B球發(fā)生正碰。碰撞可能是彈性的，也可能是非彈性的，因此碰撞后B球的速度可能值為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0多選9．物體B靜止在足夠長(zhǎng)的光滑水平面上，質(zhì)量相同的物體A水平向右運(yùn)動(dòng)，以速率6m/s與B發(fā)生對(duì)心正碰。以右為正方向，碰后A、B兩小球的速度可能為（）

A．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0多選10．如圖所示，一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上，質(zhì)量為1kg的小物塊B置于輕彈簧上端并處于靜止?fàn)顟B(tài)，另一質(zhì)量為3kg的小物塊A從小物塊B正上方h=0.8m處由靜止釋放，與小物塊B碰撞后（碰撞時(shí)間極短）一起向下壓縮彈簧到最低點(diǎn)，已知彈簧的勁度系數(shù)k=100N/m，彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式SKIPIF1<0（x為彈簧的形變量），重力加速度g=10m/s2，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，下列說法正確的是（）

A．碰撞結(jié)束瞬間，小物塊A的速度大小為1m/sB．碰撞結(jié)束瞬間，小物塊A的加速度大小為7.5m/s2C．小物塊A與B碰撞之后一起下落0.5m時(shí)的加速度大小為2.5m/s2D．小物塊A與B碰撞之后一起下落過程中，系統(tǒng)的最大動(dòng)能為22.5J多選11．如圖所示，豎直平面內(nèi)、半徑SKIPIF1<0的四分之一光滑圓弧軌道下端與光滑水平桌面相切，小滑塊B靜止在圓弧軌道的最低點(diǎn)。現(xiàn)將小滑塊A從圓弧軌道的最高點(diǎn)無初速度釋放。已知A、B的質(zhì)量分別為1kg、3kg，重力加速度SKIPIF1<0，則碰撞后B的動(dòng)能有可能為（）

A．0.3J B．0.8J C．1.3J D．1.8J12．如圖所示，光滑水平面上依次有滑塊C質(zhì)量mC＝2kg，滑塊A質(zhì)量mA＝3kg，滑塊B質(zhì)量mB＝3kg。開始時(shí)A、B靜止，C以初速度SKIPIF1<0的速度沖向A，與A發(fā)生彈性碰撞，碰撞后A繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，與B發(fā)生碰撞并粘在一起．求：（1）C與A碰撞后A的速度大小為多少；（2）A與B碰撞過程中損失的機(jī)械能。13．光滑水平面上，質(zhì)量為SKIPIF1<0的小球A以SKIPIF1<