河南省商丘市九校联考高二下学期期中物理试卷

2016-2017学年河南省商丘市九校联考高二（下）期中物理试卷
一、选择题（共12小题，每小题6分，满分72分.第1~8小题只有一个正确答案，第9~12小题有多个正确答案，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）1．下列说法中正确的是（）
A．物质波属于机械波
B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性
C．德布罗意认为任何一个运动运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波
D．宏观物体运动时不具有波动性
2．在威耳逊云室中，关于放射产生的射线径迹，下列说法中正确的是（）
A．由于γ射线的能量大，更容易显示其径迹
B．由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长
C．由于α粒子的速度小，更不易显示其径迹
D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗
3．按照玻尔理论，关于处于基态的氢原子，下列说法正确的是（）
A．电子的电势能为﹣13.6eV
B．电子的电势能与动能之和为13.6eV
C．此能量状态下的氢原子较其它能量状态下更容易电离
D．此能量状态下，电子绕核运动的速率最大
4．质量M=100kg的小船静止在水面上，船首站着质量m甲=40kg的游泳者甲，船尾站着质量m乙=60kg的游泳者乙，船首指向左方，若甲、乙两游泳者同时在同一水平线上甲朝左、乙朝右以3m/s的速率跃入水中，则（）
A．小船向左运动，速率为1m/s
B．小船向左运动，速率为0.6m/s
C．小船向右运动，速率大于1m/s
D．小船仍静止
5．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（）
A． B． C．
D．
6．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能万能方程E=mC2，下列说法中不正确的是（）
A．E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据△E=△mc2可以计算核反应中释放的核能
C．E=mc2中的E表示发生核反应过程中释放的核能，m是参与核反应的核子的总质量D．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损
7．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有（）
A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B．比结合能越大的原子核越稳定，但它的结合能不一定越大
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
8．如图所示，质量分别为m和2m的A、B两物块用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，A靠紧竖直墙．现用力F向左缓慢推物块B压缩弹簧，当力F做功为W时，突然撤去F，在A物体开始运动以后，弹簧弹性势能的最大值是（）
A．B．C．D．W
9．下列关于物体动量和冲量的说法正确的是（）
A．物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大
B．物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变
C．物体动量增量的方向，就是它所受冲量的方向
D．物体所受合外力越大，它的动量变化就越大
10．在对α粒子散射实验的现象分析时，我们并没有考虑α粒子跟电子碰撞，这是因为（）
A．α粒子跟电子碰撞时，损失的能量很小，可以忽略
B．电子体积非常小，α粒子碰不到它
C．α粒子跟各子碰撞的效果相互抵消
D．α粒子跟电碰撞时，动量几乎不改变
11．关于半衰期，下列说法正确的是（）
A．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
B．铋212的半衰期为1小时，20个铋212原子核经过2小时后还剩5个
C．放射性元素衰变的快慢与外界的物理条件和化学状态无关
D．经过两个半衰期，所有辐射都将消失
12．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z
核并放出一个氦核（He）．则下面说法中正确的是（）
A．X核比Z核多一个质子
B．X核比Z核少一个中子
C．X核的质量数比Z核质量数大3
D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
二、实验题（共2小题，满分14分）
13．用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么（）
A．a光的频率一定大于b光的频率
B．增大b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c
D．只增大a光的强度可使通过电流计G的电流增大
14．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：
①用天平测出两个小球的质量（分别为m1和m2，且m1＞m2）；
②按照如图所示的那样，安装好实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平．将一斜面BC连接在斜槽末端；
③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置；
④将小球m2放在斜槽前端边缘上，让小球m1从斜槽顶端A处仍由静止滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置；
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为L D、L E、L F．
根据该同学的实验，请你回答下列问题：
（1）小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的点，m2的落点是图中的点．（2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式，则说明碰撞中动量是守恒的．
（3）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．
三、计算题（共3小题，满分34分）
15．如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时，（已知1eV=1.6×10﹣19J，h=6.63×10﹣24J•s）．求：
（1）能放出几种能量的光子？
（2）在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？波长是多少？（结果保留2位有效数字）
16．将质量为m=1kg的小球，从距水平地面高h=5m处，以v0=10m/s的水平速度抛出，不计空气阻力，g取10m/s2．求：
（1）抛出后0.4s内重力对小球的冲量；
（2）平抛运动过程中小球动量的增量△p；
（3）小球落地时的动量p′．
17．如图所示，质量为M的平板小车静止在光滑的水平地面上，小车左端放一个质量为m 的木块，车的右端固定一个轻质弹簧．现给木块一个水平向右的初速度v0，木块便沿小车向右滑行，在与弹簧相碰后又沿原路返回，并且恰好能到达小车的最左端．试求：
（1）木块返回到小车最左端时小车的动能；
（2）弹簧获得的最大弹性势能．
2016-2017学年河南省商丘市九校联考高二（下）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（共12小题，每小题6分，满分72分.第1~8小题只有一个正确答案，第9~12小题有多个正确答案，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）1．下列说法中正确的是（）
A．物质波属于机械波
B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性
C．德布罗意认为任何一个运动运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波
D．宏观物体运动时不具有波动性
【考点】IG：物质波；F2：机械波．
【分析】物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，一切运动的物体才有物质波，由此解答即可．
【解答】解：A、物质波与机械波是两个不同的概念，二者的本质不同．故A错误；
B、C、德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都具有一种波和它对应，即物质波．故B 错误，C正确；
D、宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是由于宏观物体的波长非常小，并不是宏观物体运动时不具有波动性．故D错误．
故选：C
2．在威耳逊云室中，关于放射产生的射线径迹，下列说法中正确的是（）
A．由于γ射线的能量大，更容易显示其径迹
B．由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长
C．由于α粒子的速度小，更不易显示其径迹
D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗
【考点】I6：X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性．
【分析】威耳逊云室中显示粒子径迹的原理是粒子的电离云室内的气体；α、β、γ三种射线的电离本领依次减弱，穿透本领依次增强，由此分析即可．
【解答】解：A、γ射线电离本领小，一般看不到其径迹或只能看到一些细碎的雾滴，故A 错误；
B、β粒子的速度大，但其电离本领较小，所以其径迹细而且长．故B错误；
C、α粒子的质量大，不易改变方向，α粒子电离本领大，产生的粒子多，故径迹直而粗短．故C错误，D正确．
故选：D
3．按照玻尔理论，关于处于基态的氢原子，下列说法正确的是（）
A．电子的电势能为﹣13.6eV
B．电子的电势能与动能之和为13.6eV
C．此能量状态下的氢原子较其它能量状态下更容易电离
D．此能量状态下，电子绕核运动的速率最大
【考点】J3：玻尔模型和氢原子的能级结构．
【分析】要使处于基态的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从基态跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：hγ=0﹣E1
【解答】解：A、氢原子在基态时所具有的能量为﹣13.6eV，将其电离变是使电子跃迁到无穷远，
根据玻尔理论所需的能量为13.6eV的能量，此能量状态下的氢原子较其它能量状态下更难电离，故ABC错误
D、根据牛顿第二定律，结合库仑力提供向心力，则有：半径越小时，动能越大，因此此能量状态下，电子绕核运动的速率最大，故D正确
故选：D．
4．质量M=100kg的小船静止在水面上，船首站着质量m甲=40kg的游泳者甲，船尾站着质量m乙=60kg的游泳者乙，船首指向左方，若甲、乙两游泳者同时在同一水平线上甲朝左、乙朝右以3m/s的速率跃入水中，则（）
A．小船向左运动，速率为1m/s
B．小船向左运动，速率为0.6m/s
C．小船向右运动，速率大于1m/s
D．小船仍静止
【考点】53：动量守恒定律．
【分析】以甲、乙两人和船组成的系统为研究对象，根据动量守恒定律求解两人跃入水中后小船的速度大小和方向
【解答】解：设水平向右为正方向，两游泳者同时跳离小船的速度为v，根据甲乙两游泳者和小船组成的系统动量守恒有：
﹣m甲v甲+m乙v乙+Mv=0
代入数据可得：v=﹣0.6m/s，其中负号表示小船向左运动，所以选项B正确．
故选：B
5．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（）
A． B． C．
D．
【考点】I9：量子化现象．
【分析】要理解黑体辐射的规律：温度越高，辐射越强越大，温度越高，辐射的电磁波的波长越短．
【解答】解：黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故B、D错误．
黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射．即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故C错误A正确．
故选：A．
6．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能万能方程E=mC2，下列说法中不正确的是（）
A．E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据△E=△mc2可以计算核反应中释放的核能
C．E=mc2中的E表示发生核反应过程中释放的核能，m是参与核反应的核子的总质量D．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损
【考点】JI：爱因斯坦质能方程．
【分析】了解爱因斯坦质能方程的含义．
知道核反应过程中发生质量亏损会释放能量．
【解答】解：A、爱因斯坦提出的质能方程E=mc2告诉我们，物体具有的能量与它的质量成正比．故A正确．
B、公式△E=△mc2中△m是亏损质量，△E是释放的核能，故B正确．
C、公式E=mc2中的E是物体具有的能量，m是物体的质量，不是参与核反应的核子的总质量．故C错误．
D、核反应中若质量亏损，就要释放能量，所以一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损．故D正确．
本题选择不正确的，故选：C
7．下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有（）
A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B．比结合能越大的原子核越稳定，但它的结合能不一定越大
C．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
【考点】J2：原子的核式结构．
【分析】根据爱因斯坦质能方程，分析将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量关系．核力与万有引力性质不同．核力只存在于相邻的核子之间．比结合能越大，原子核越稳定．
【解答】解：A、将原子核拆散成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能．故A错误．B、比结合能越大，原子核越稳定．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最
小能量，则原子核越大，它的结合能越高．故B错误．
C、重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能大，而平均结合能比较小．故C错误．
D、中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大．故D正确．
故选：D
8．如图所示，质量分别为m和2m的A、B两物块用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，A靠紧竖直墙．现用力F向左缓慢推物块B压缩弹簧，当力F做功为W时，突然撤去F，在A物体开始运动以后，弹簧弹性势能的最大值是（）
A．B．C．D．W
【考点】6C：机械能守恒定律．
【分析】A物体刚运动时，力F做的功转化为B的动能，当弹性势能最大时，两物体的速度相等，根据动量守恒定律及机械能守恒定律列式，联立方程即可求解．
【解答】解：设A物体刚运动时，B物体的速度为v0，则
当弹性势能最大时，两物体的速度相等，设为v，
则有动量守恒得：
2mv0=3mv
再由机械能守恒定律得：
由以上三式解得：
故选A
9．下列关于物体动量和冲量的说法正确的是（）
A．物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大
B．物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变
C．物体动量增量的方向，就是它所受冲量的方向
D．物体所受合外力越大，它的动量变化就越大
【考点】52：动量定理；53：动量守恒定律．
【分析】根据动量定理，结合合力的冲量等于动量的变化量进行判断．
【解答】解：A、合外力的冲量越大，根据动量定理知，动量的变化量越大，但是动量不一定大．故A错误．
B、合外力的冲量不为零，根据动量定理知，动量的变化量不为零，即动量一定改变．故B 正确．
C、根据动量定理知，合力的冲量等于动量变化量，则冲量的方向与动量增量的方向相同．故C正确．
D、根据F=，知物体的合外力越大，动量的变化率越大，变化量不一定大．故D错误．
故选：BC．
10．在对α粒子散射实验的现象分析时，我们并没有考虑α粒子跟电子碰撞，这是因为（）
A．α粒子跟电子碰撞时，损失的能量很小，可以忽略
B．电子体积非常小，α粒子碰不到它
C．α粒子跟各子碰撞的效果相互抵消
D．α粒子跟电碰撞时，动量几乎不改变
【考点】J2：原子的核式结构；52：动量定理．
【分析】本题比较简单，只要正确理解a粒子散射实验现象、结论及意义即可正确解答．【解答】解：卢瑟福在分析α粒子散射实验现象时，认为电子不会对α粒子偏转产生影响，其主要原因是电子的质量很小，α粒子与电子发生的相互作用可以忽略，就算碰到，α粒子跟电碰撞时，动量几乎不改变，损失的能量也很小，可以忽略，不会引起明显的偏转；故AD正确，BC错误．
故选：AD
11．关于半衰期，下列说法正确的是（）
A．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
B．铋212的半衰期为1小时，20个铋212原子核经过2小时后还剩5个
C．放射性元素衰变的快慢与外界的物理条件和化学状态无关
D．经过两个半衰期，所有辐射都将消失
【考点】JA：原子核衰变及半衰期、衰变速度．
【分析】放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关．
【解答】解：A、半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，故A正确．
B、半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数原子核不适用，故B错误．
C、放射性元素衰变的快慢与外界的物理条件和化学状态无关，故C正确．
D、经过两个半衰期，还剩四分之一的原子核没有衰变，辐射没有消失，故D错误．
故选：AC．
12．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z
核并放出一个氦核（He）．则下面说法中正确的是（）
A．X核比Z核多一个质子
B．X核比Z核少一个中子
C．X核的质量数比Z核质量数大3
D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
【考点】JF：原子核的人工转变．
【分析】根据题意写出核反应方程，再由质量守恒定律和核电荷数守恒来判断各选项．【解答】解：A、设原子核X的质量数为x，电荷数为y，根据质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核Y的质量数为x，电荷数为y﹣1，原子核Z的质量数为x﹣3，电荷数为y﹣2．由此可得X核的质子（y）比Z核的质子（y﹣2）多2个，故A错误；
B、由A可得X核的中子（x﹣y）比Z核的中子（x﹣y﹣1）多1个，故B错误；
C、X核的质量数（x）比Z核的质量数（x﹣3）多3个，故C正确；
D、X核与Z核的总电荷（2y﹣2）是Y核电荷（y﹣1）的2倍，故D正确．
故选：CD
二、实验题（共2小题，满分14分）
13．用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，
电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么（）
A．a光的频率一定大于b光的频率
B．增大b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c
D．只增大a光的强度可使通过电流计G的电流增大
【考点】IC：光电效应．
【分析】发生光电效应的条件：γ＞γ0，可知道a光、b光的频率大小．再通过电子的流向判断出电流的方向．
【解答】解：A、用一定频率的a单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知γa＞γ0，a光的频率一定大于b光的频率，所以A正确．
B、发生光电效应的条件：γ＞γ0，增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转，故B 错误；
C、发生光电效应时，电子从光电管左端运动到右端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G的电流方向是c流向d，故C错误；
D、增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大．故D正确．
故选：AD．
14．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：
①用天平测出两个小球的质量（分别为m1和m2，且m1＞m2）；
②按照如图所示的那样，安装好实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平．将一斜面BC连接在斜槽末端；
③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位
置；
④将小球m2放在斜槽前端边缘上，让小球m1从斜槽顶端A处仍由静止滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置；
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为L D、L E、L F．
根据该同学的实验，请你回答下列问题：
（1）小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的 D 点，m2的落点是图中的 F 点．
（2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式，则说明碰撞中动量是守恒的．
（3）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式m1L E=m1L D+m2L F，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．
【考点】ME：验证动量守恒定律．
【分析】（1）小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度减小，都做平抛运动，由平抛运动规律不难判断出；
（2）设斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律求出碰撞前后小球m1和小球m2的速度，表示出动量的表达式即可求解；
（3）若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失；根据机械能守恒定律可求得表达式．
【解答】解：（1）小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后m1球的落地点是D点，m2球的落地点是F点；
（2）碰撞前，小于m1落在图中的E点，设其水平初速度为v1．小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点在图中的D点，设其水平初速度为v1′，m2的落点是图中的F点，设其水平初速度为v2．设斜面BC与水平面的倾角为α，
由平抛运动规律得：，L D cosα=v′1t
解得：
同理可解得：，
所以只要满足m1v1=m2v2+m1v′1即：则说明两球碰撞过程中动量守恒；
（3）若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失．则要满足关系式
m1v12=m1v′12+m2v2
即m1L E=m1L D+m2L F
故答案为为：（1）D；F
（2）
（3）m1L E=m1L D+m2L F
三、计算题（共3小题，满分34分）
15．如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时，（已知1eV=1.6×10﹣19J，h=6.63×10﹣24J•s）．求：
（1）能放出几种能量的光子？
（2）在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？波长是多少？（结果保留2位有效数字）
【考点】J4：氢原子的能级公式和跃迁．
【分析】（1）根据数学组合公式得出氢原子跃迁时能放出几种能量的光子．
（2）当两个能级间能级差最小时，发出的光子波长最长．
【解答】解：（1）根据N=知，能放出6种能量的光子．
（2）氢原子由第四能级向第三能级跃迁时，波长最长，
即h=E4﹣E3=﹣0.85﹣（﹣1.51）eV=0.66eV，
代入数据解得λ=1.9×10﹣6m．
答：（1）能放出6种能量的光子；
（2）在第四和第三能级间跃迁时发出的光子波长最长，波长为1.9×10﹣6m．
16．将质量为m=1kg的小球，从距水平地面高h=5m处，以v0=10m/s的水平速度抛出，不计空气阻力，g取10m/s2．求：
（1）抛出后0.4s内重力对小球的冲量；
（2）平抛运动过程中小球动量的增量△p；
（3）小球落地时的动量p′．
【考点】52：动量定理．
【分析】（1）重力是恒力，根据冲量的公式即可求出重力的冲量；
（2）根据平抛运动的公式求出平抛运动的时间，然后由动量定理即可求出小球动量的增加；（3）根据矢量的合成方法求出小球的末速度，然后根据动量的定义即可求出．
【解答】解：（1）重力是恒力，0.4 s内重力对小球的冲量为：
I=mgt=1×10×0.4 N•s=4 N•s
方向竖直向下．
（2）由于平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，故有：h=gt2，
落地时间为：t= s．
小球飞行过程中只受重力作用，所以合外力的冲量为：
I′=mgt=1×10×1 N•s=10 N•s，方向竖直向下．
由动量定理得：△p=I′=10 N•s，方向竖直向下．
（3）小球落地时竖直分速度为：v y=gt=10×1=10 m/s．
由速度合成知，落地速度为：v=m/s，
所以小球落地时的动量大小为：p′=mv=10kg•m/s．
与水平方向之间的夹角：tanθ=
所以：θ=45°
答：（1）抛出后0.4s内重力对小球的冲量是4 N•s，方向竖直向下；
（2）平抛运动过程中小球动量的增量△p是10 N•s，方向竖直向下；
（3）小球落地时的动量p′是10N•s，与水平方向之间的夹角是45°．
17．如图所示，质量为M的平板小车静止在光滑的水平地面上，小车左端放一个质量为m 的木块，车的右端固定一个轻质弹簧．现给木块一个水平向右的初速度v0，木块便沿小车向右滑行，在与弹簧相碰后又沿原路返回，并且恰好能到达小车的最左端．试求：
（1）木块返回到小车最左端时小车的动能；
（2）弹簧获得的最大弹性势能．
【考点】53：动量守恒定律；6C：机械能守恒定律．
【分析】①根据动量定理知，瞬时冲量的大小等于木块的初动量，木块返回到小车左端时与小车具有相同的速度，根据动量守恒定律求出共同的速度大小，从而得出小车的动能．
②根据动量定理可以得出木块的初速度，抓住木块将弹簧压缩到最短时具有共同速度，和返回到最左端时具有共同速度，根据动量守恒定律知，两个共同速度相同，分别对两个过程运用能量守恒定律，求出弹簧获得最大弹性势能．
【解答】解：①选小车和木块整体为研究对象，由于m受到冲量I之后系统水平方向不受外力作用，系统动量守恒，设系统的末速度为v，则
mv0=（M+m）v
小车的动能为E k=Mv2=
②根据动量定理得，I=mv0，
则木块的初速度，
当弹簧具有最大弹性势能E p时，小车和木块具有共同速度，即为v．设木块从小车左端运动。