高考物理碰撞问题的可能性研究练习题.pdf
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1、高三物理碰撞可能性问题 一、处理碰撞问题应把握好三个基本原则 在碰撞过程中,系统的总动能不可能增加,如果是弹性碰撞,碰撞前后总动能不变,如果是非弹 性碰撞,则有部分动能转化为内能,系统总动能减少。其中碰后结合为一体的情形,损失的动能 最多。所以,在处理碰撞问题时,通常要抓住三项基本原则: 1. 碰撞过程中动量守恒原则;m1v1+m2v2=m1v1+m2v2或P1 P2 2. 碰撞后总动能不增加原则;碰撞类型中最理想的碰撞是弹性碰撞,没有机械能的损失,故碰撞 过程机械能不可能增加,即 2 22 2 11 2 22 2 11 2 1 2 1 2 1 2 1 vmvmvmvm 3. 碰撞后状态的合理
2、性原则(碰撞过程的发生必须符合客观实际)。如不可能出现两球相碰后同 向运动时,在后运动的物体的速度比在前运动的物体的速度大;也不可能出现两球相向碰撞后, 速度方向都没有发生变化等。解决碰撞问题只要灵活掌握这三个原则,问题一般都可迎刃而解。 下面以追击中的碰撞问题为例进行分类解析。 一 求碰撞后的速度问题 例 1 两球 A、 B 在光滑的水平面上沿同一直线、同一方向运动, mA=1Kg,mB=2kg,v A=6 m/s,vB=2 m/s,当球 A 追上球 B 并发生碰撞后A、 B 两球的速度的可能值是 (取两球碰撞前的运动方向为正): A vA 5m/s vB 2.5m/s B。. vA 2m/
3、s vB 4m/s C vA 4m/s vB 7m/s D。. vA 7m/s vB 1.5m/s 分析与解答 从题意分析,球A 追上球 B 发生碰撞,结合实际情况,B 球速度一定沿正方向 且增加,并且碰后A 球速度应小于或等于B 球速度,即vA vB。A、D 选项中在后运动的球 A 速度都比在前运动的球B 的速度大,故A、 D 选项不正确。 B、 C 选项既与实际情况相符合, 又都满足动量守恒,好像都符合题意,但从总动能不可能增加来看, 碰前总动能EKJvmvm BBAA 22 2 1 2 122 B 选项中碰后总动能EK JJvmvm BBAA 2218 2 1 2 1 2 2 ,故 B
4、选项正确。 C 选项碰后的 总动能为57J 大于 22J,故 C 选项错误。综合分析本题只有B 选项正确。 二求碰撞后的动量 例 2A、B 两小球在光滑水平面上沿同一直线向同一方向运动,A 球的动量为5 kgm/s,B 球的动量是7 kg m/s, 当 A 球追上 B 球发生碰撞,则碰撞后A、 B 两球动量的可能值为:() A pA 6 kgm/s pB 6 kgm/s BpA 3 kgm/s pB 9kgm/s CpA 2 kgm/s pB 14 kgm/s DpA 5 kgm/s pB 17kg m 分析与解答 由于追上发生碰撞,所以可知vAvB且碰后vBvB vB v,即 pB pB,故
5、可排除选项。从动量守恒来看,选项都满足 pApBpA p,再从总动能 不可能增加来看 2 2 22 2 1 2 1 2 1 2 1 BBAABBAA vmvmvmvm , 因为 vBvB即 2 2 2 1 2 1 BBBB vmvm 所以 22 2 1 2 1 AAAA vmvm, 即 vA v A , v A vA vA, 从而有 pA pA pA, 即 5 kg m/s pA 5 kgm/s,因此排除选项。综合分析本题正确答案为,。 三求碰撞后动量的变化 例 3:在光滑水平面上,有A、B 两个小球沿同一直线向右运动,已知碰撞前两球的动量分 别为 pA 12 kgm/s , pB13kg m
6、/s,碰撞后它们动量的变化是PA 与PB ,有可能的是: ( ) APA 3 kgm/s PB3kgm/s BPA4 kg m/s PB 4kgm/s CPA 5 kgm/s PB5kgm/s DPA 24 kgm/s PB24kgm/s 分析与解答 初一看四个选项,都满足动量守恒,P P,由于、两球同向运动, 与发生碰撞必有vA vB且 vB vB,所以有 PB,因而 PA,故可排除选项。又 由动能关系 2 2 22 2 1 2 1 2 1 2 1 BBAABBAA vmvmvmvm ,因为vBvB即 2 2 2 1 2 1 BBBB vmvm所 以 22 2 1 2 1 AAAA vmvm
7、,即 vA v A , v A vA vA,从而得出 vA vA vA,即vAvA, pAA ,由此可排除选项,综合分 析本题正确答案为,。 四求碰撞两球的质量比 例 4甲乙两球在水平光滑轨道上同方向运动,已知它们的动量分别为P甲5 kgm/s ,P乙 7kgm/s,甲从后面追上乙并发生碰撞,碰撞后乙球动量变为10 kgm/s,则两球质量m 甲与 m 乙的可能关系是:() 。乙甲。乙甲 。乙。乙甲 分析与解答 从题意看, 甲球从后面追上乙,说明甲乙,即 乙 乙 甲 甲 m PP ,所以 5 7 甲 乙 甲 乙 P P , 排除选项。碰撞动量守恒甲乙甲乙,代入数值得甲 kg m/s,碰后从实 际
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