1.斯诺克运动深受年轻人的喜爱,如图所示,选手将质量为m的A球以速度v与质量为m静止的B球发生弹性碰撞,碰撞后B球的速度为( A )
A.v B.2v
C.0.5v D.0.2v
解析:两球发生弹性碰撞,则碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv=mvA+mvB,由机械能守恒定律得:mv2=mv+mv,解得:vA=0,vB=v;选项A正确。
2.(2020·山东省济南市高二下学期三校联考)如图所示,在光滑的水平面上有一质量为0.2 kg的小球以5.0 m/s的速度向前运动,与质量为3.0 kg的静止木块发生碰撞,假设碰撞后木块的速度是v木=1 m/s,则( B )
A.v木=1 m/s这一假设是合理的,碰撞后球的速度为v球=-10 m/s
B.v木=1 m/s这一假设是不合理的,因而这种情况不可能发生
C.v木=1 m/s这一假设是合理的,碰撞后小球被弹回来
D.v木=1 m/s这一假设是可能发生的,但由于题给条件不足,v球的大小不能确定
解析:假设这一过程可以实现,根据动量守恒定律得m1v=m1v1+m2v木,代入数据解得v1=-10 m/s,则这一过程不可能发生,因为碰撞后的机械能增加了。
3.(2020·北京市西城区高二下学期期末)2022年第24届冬季奥运会将在北京和张家口举行。冰壶运动是冬季运动项目之一,深受观众喜爱。图1为中国运动员在训练时投掷冰壶的镜头。冰壶的一次投掷过程可以简化为如图2所示的模型:在水平冰面上,运动员将冰壶甲推到A点放手,冰壶甲以速度v0从A点沿直线ABC滑行,之后与对方静止在B点的冰壶乙发生正碰。已知两冰壶的质量均为
m,冰面与两冰壶间的动摩擦因数均为μ,AB=L,重力加速度为g,冰壶可视为质点。不计空气阻力。
(1)求冰壶甲滑行到B点时的速度大小v;
(2)若忽略两冰壶发生碰撞时的能量损失。请通过计算,分析说明碰后两冰壶最终停止的位置将如图3所示:甲停在B点,乙停在B右侧某点D。
(3)在实际情景中,两冰壶发生碰撞时有一定的能量损失。如果考虑了它们碰撞时的能量损失,请你在图4中画出甲、乙两冰壶碰后最终停止的合理位置。
答案:(1)v= (2)见解析 (3)见解析
解析:(1)以甲冰壶为研究对象,从A到B,根据动能定理-μmg·L=mv2-mv,解得v=,
(2)以甲、乙两冰壶为研究对象,设碰后瞬间它们的速度分别为v甲和v乙,根据动量守恒定律mv=mv甲+mv乙
根据能量守恒定律mv2=mv+mv,
联立解得v甲=0,v乙=v
即碰后甲停在B点,乙以速度v向前做匀减速直线运动,最后停在D点。
(3)甲、乙两冰壶碰后最终停止的合理位置如图所示,甲、乙停在BD之间,甲在B点右侧,乙在D点左侧。