高中物理组卷
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2021年04月13日赵一铭的高中物理组卷
一．选择题（共5小题）
1．如图所示，学生练习用头颠球。某一次足球从静止开始下落20cm，被竖直顶起，离开头部后上升的最大高度仍为20cm。已知足球与头部的作用时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．头部对足球的平均作用力为足球重力的8倍
B．与头部作用过程中，足球动量变化量大小为1.6kg?m/s
C．下落到与头部刚接触时，足球动量大小为1.6kg?m/s
D．从最高点下落至重新回到最高点的过程中，足球重力的冲量为0
2．一个小男孩从楼上窗台突然坠落。幸运的是，楼下老伯高高举起双手接住了孩子，孩子安然无恙。假设从楼上窗台到老伯接触男孩的位置高度差为h＝10m，老伯接男孩的整个过程时间约为0.2s，则（ ）（忽略空气阻力，g取10m/s2）
A．男孩自由下落时间约为2s
B．男孩接触老伯手臂时的速度大小约为14m/s
C．老伯接男孩的整个过程，男孩处于失重状态
D．老伯手臂受到的平均冲力约等于男孩体重的7倍
3．动靶射击训练时，质量为0.5kg的动靶从地平面下方5m处的A点竖直上抛，B点为动靶可到达的最高点，高出地平面15m，如图所示。已知动靶在地平面以上被击中为“有效击中”。忽略空气阻力及子弹的飞行时间，g＝10m/s2。则动靶（ ）
A．从A点抛出的初速度为25m/s
B．从A上升到B过程中，重力的冲量大小为10N?s
C．可被“有效击中”的时间为2s
D．在经过地平面附近时更容易被击中
4．关于物体的动量，下列说法正确的是（ ）
A．动量越大的物体，其质量也越大
B．动量越大的物体，它的速度一定越大
C．如果物体的动量改变，物体的动能一定改变
D．如果物体的动能改变，物体的动量一定改变
5．如图所示，PQS是固定于竖直平面内的光滑圆周轨道，圆心O在S的正上方。在O和P两点各有一质量为m的小物块a和b，从同一时刻开始，a自由下落，b沿圆弧下滑。以下说法正确的是（ ）
A．它们在S点的动量不相同，动能相同
B．它们在S点的动量不相同，动能不相同
C．它们在S点的动量相同，动能不相同
D．它们在S点的动量相同，动能相同
二．填空题（共5小题）
6．一质量为2kg的物体在合力的作用下从静止开始沿直线运动，F随时间t变化的图象如图所示，则3s末物体的动量为 ；4s末物体的动能为 。
7．质量是1kg的皮球以5m/s的水平速度与墙相碰再以3m/s的速度反弹回来，设初速度方向为正，皮球动量变化量为 kg．m/s，动能变化量为 J。
8．质量为0.4kg的小球以6m/s的速度竖直向下撞击水平地面，与地面作用时间为0.25s后再以4m/s的速度反向弹回。取竖直向上方向为正，g＝10m/s2．小球与地面碰撞前后的动量变化 kg?m/s；碰撞过程中小球受到地面作用力冲量的大小 N?s。
9．质量为0.1kg的球竖直向下以10m/s的速度落至水平地面，再以5m/s的速度反向弹回。取竖直向下为正方向，重力加速度g取10m/s2，在小球与地面接触的时间内，合外力对小球的冲量I＝ N?s，合外力对小球做功为W＝ J。
10．质量为5kg的小球以5m/s的速度竖直落到地板上，随后以3m/s的速度反向弹回去，若取竖直向下的方向为正方向，则小球的动量变化量为 kg?m/s．若小球与地面的作用时间为0.1s，则小球对地面的作用力为 N（g＝10m/s2）
三．计算题（共5小题）
11．如图所示，一质量m＝1kg的小物块放在水平地面上A点，A点与竖直墙面的距离为2m，物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.8。若小物块从A点以v0＝9m/s的初速度向正对墙面方向运动，在与墙壁碰撞后以v′＝6m/s的速度反弹。小物块可视为质点，g取10m/s2。
（1）求小物块在地面上运动时的加速度大小a；
（2）求小物块与墙壁碰撞前的速度大小v；
（3）若碰撞时间为t＝0.1s，求碰撞过程中墙与物块间平均作用力的大小F。
12．如图所示，俄罗斯的世界杯的足球赛场上，一足球运动员踢一个质量为0.4kg的足球。若足球以10m/s的速度撞向球门门柱，然后以3m/s速度反向弹回。
（1）求这一过程中足球的动量改变量；
（2）若这一过程持续时间为0.2s，求足球受到的平均作用力多大？
13．一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5m的位置B处是一面墙，如图所示，物块以v0＝9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s。g取10m/s2。
（1）求物块从A点沿AB方向运动的加速度的大小；
（2）物体与地面之间的动摩擦因数μ；
（3）若碰后物体以大小6m/s的速度反向运动，碰撞时间为0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F。
14．如图所示，光滑水平面上放一木板A，质量M＝4kg，小铁块B（可视为质点）质量为m＝1kg，木板A和小铁块B之间的动摩擦因数μ＝0.2，小铁块B以v0＝10m/s的初速度从木板A的左端冲上木板，恰好不滑离木板。（g＝10m/s2）
（1）最终A、B速度相同，共速的速度大小为多少？
（2）全部过程中，A、B组成的系统共损失多少机械能？
（3）薄木板的长度多少？
15．如图所示，质量mB＝2kg的平板车B上表面水平，在平板车左端相对于车静止着一块质量mA＝2kg的物块A，A、B一起以大小为v1＝0.5m/s的速度向左运动，一颗质量m0＝0.01kg的子弹以大小为v0＝600m/s的水平初速度向右瞬间射穿A后，速度变为v＝200m/s。已知A与B之间的动摩擦因数不为零，且A与B最终达到相对静止时A刚好停在B的右端，车长L＝1m，g取10m/s2，求：
（1）子弹穿过物块A的一瞬间，物块A的速度的大小；
（2）A与B间的动摩擦因数。
2021年04月13日赵一铭的高中物理组卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．【分析】由速度㧟位移公式及竖直上抛运动的对称性求得足球到达头部的速度大小和反弹后的速度大小，对足球应用动量定理求解。
【解答】解：ABC、下落到与头部刚接触时，由v2＝2gh，可得v＝＝m＝2m/s，
则足球动量大小为：mv＝0.4×2kg?m/s＝0.8kg?m/s，
由题意可知，与头部碰撞后，速度反向，大小不变，则动量变化量为△p＝mv′㧟mv＝（㧟0.8㧟0.8）kg?m/s＝㧟1.6kg?m/s，大小为1.6kg?m/s，
由动量定理：△p＝F合△t
即：（F㧟mg）△t＝△p
代入数据：1.6＝（F㧟0.4×10）×0.1
可得F＝20N＝5mg，故B正确，AC错误；
D.从最高点下落至重新回到最高点的过程中，足球重力的作用时间不为零，冲量不为零，故D错误。
故选：B。
2．【分析】根据自由落体运动的速度㧟位移公式列式求解男孩接触老伯手臂时的速度大小；根据速度㧟时间公式求男孩做自由落体运动的时间；根据动量定理及牛顿第三定律求得老伯手臂受到的平均冲力。
【解答】解：AB、男孩做自由落体运动，根据速度㧟位移公式得：v2＝2gh，代入数据解得男孩接触老伯手臂时的速度大小约为：v＝10m/s≈14m/s
根据速度㧟时间公式，可得男孩做自由落体运动的时间：t1＝＝s＝s，故A错误，B正确；
CD、规定竖直向下为正方向，根据动量定理得：mg（t1+t2）㧟Ft2＝0㧟0
代入数据解得老伯手臂受到度小孩的平均冲力为：F＝8mg，根据牛顿第三定律可得老伯手臂受到的平均冲力为：F′＝F＝8mg，男孩处于超重状态，故CD误。
故选：B。
3．【分析】动靶从A到B做竖直上抛运动，根据竖直运动规律解出初速度；通过求解A到B的上升时间，求解重力的冲量；动靶在地面以上运动的时间即为有效击中时间；动靶速度越小越容易被击中。
【解答】解：A、动靶从A到B只受重力作用，做竖直上抛运动。由运动学公式得，即/s2，解得vA＝20m/s，故A错误；
B、设动靶从A到B的运动时间为t，由运动学公式得vB㧟vA＝㧟gt，即㧟20m/s＝㧟10m/s2t，解得t＝2s.
由冲量的定义得重力冲量为I＝mgt＝（0.5×10×2）N?s＝10N?s，故B正确.
C、设动靶由B落到水平面的时间为t1，由自由落体运动的规律，即.
根据竖直上抛运动的对称性，由地面上升至B点的时间也是，由于在地平面以上被击中为“有效击中”，所以可被“有效击中”的时间为，故C错误；
D、动靶的速度越小，越容易被击中，在地面上方越接近地面动靶速度越大越不易被击中，故D错误.
故选：B。
4．【分析】根据动量表达式P＝mv，动量等于质量和速度的乘积；动量是矢量，动能是标量，速度的方向变化，动量变化，但动能不一定变化。
【解答】解：AB、动量等于质量和速度的乘积，当质量一定，动量越大，速度越大；速度一定，动量越大，质量就一定越大，故AB错误；
CD、动量是矢量，动能是标量，速度的方向变化，动量变化，但动能不一定变化，所以物体的动量改变，动能不一定变化；但动能变化，动量一定变化，故C错误，D正确；
故选：D。
5．【分析】由机械能守恒定律求出物块下落到S点的速度大小，由动量和动能的表达式比较，但动量是矢量，其方向不同。
【解答】解：在物体下落的过程中，只有重力对物体做功，故机械能守恒
故有mgh＝mv2
解得：v＝
所以在S点两物块的速度大小相同，即速率相同，由P＝mv知，物块a和b的动量的大小相等，方向不同；由动能Ek＝可知，两物块在S点的动能相同，故A正确，BCD错误；
故选：A。
二．填空题（共5小题）
6．一质量为2kg的物体在合力的作用下从静止开始沿直线运动，F随时间t变化的图象如图所示，则3s末物体的动量为 6kg?m/s ；4s末物体的动能为 4J 。
【分析】根据图象求出合力的冲量，结合动量定理求出各个时刻的动量，据动量和动能关系求动能；
【解答】解：0～3s 内根据动量定理，有：F1t1+F2t2＝mv3㧟0，即为：4×2㧟2×1＝mv3，解得：mv3＝6kg?m/s，所以第 3s 末物块的动量大小为6kg?m/s；
0～5s 内根据动量定理，有：F1t1+F2t3＝mv4㧟0，即 4×2㧟2×2＝mv5，解得：mv5＝4kg?m/s，所以第 4s 末物块的动量大小为：P＝4kg?m/s，
根据动能和动量的关系知，4s末物体的动能为：；
故答案为：6kg?m/s，4J；
7．质量是1kg的皮球以5m/s的水平速度与墙相碰再以3m/s的速度反弹回来，设初速度方向为正，皮球动量变化量为 㧟8 kg．m/s，动能变化量为 㧟8 J。
【分析】分别求出初末状态的动量，从而求出动量的变化量，注意动量的方向。根据动能的表达式分别求出初末状态的动能，从而求出动能的变化量
【解答】解：规定初速度方向为正，则：△P＝P2㧟P1＝mv2㧟mv1＝1×（㧟3）㧟1×5＝㧟8kg?m/s。
动能的变化量为：△EK＝＝＝㧟8J
故答案为：㧟8，㧟8
8．质量为0.4kg的小球以6m/s的速度竖直向下撞击水平地面，与地面作用时间为0.25s后再以4m/s的速度反向弹回。取竖直向上方向为正，g＝10m/s2．小球与地面碰撞前后的动量变化 4 kg?m/s；碰撞过程中小球受到地面作用力冲量的大小 5 N?s。
【分析】取竖直向上为正方向，分别表示出碰地前后小球的动量，小球动量的变化量等于末动量与初动量的差；代入动量定理的公式可以直接计算出小球受到地面的平均作用力大小。
【解答】解：规定向上为正方向，落地前动量为：P1＝mv1＝0.4×（㧟6）kg?m/s＝㧟2.4 kg?m/s
反弹后动量为：P2＝mv2＝0.4×4kg?m/s＝1.6 kg?m/s
则动量变化为：△P＝P2㧟P1＝1.6㧟（㧟2.4）kg?m/s＝4kg?m/s，方向竖直向上。
由动量定理得：（F㧟mg）t＝△P
代入数据求得：Ft＝5N?s，即碰撞过程中小球受到地面作用力冲量的大小5N?s
故答案为：4，5
9．质量为0.1kg的球竖直向下以10m/s的速度落至水平地面，再以5m/s的速度反向弹回。取竖直向下为正方向，重力加速度g取10m/s2，在小球与地面接触的时间内，合外力对小球的冲量I＝ 1.5 N?s，合外力对小球做功为W＝ 㧟3.75 J。
【分析】取竖直向上方向为正方向，分别表示出碰地前后小球的动量，小球动量的变化量等于末动量与初动量的差；由动能定理求出合力做的功。
【解答】解：取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞过程中动量的变化为：
△p＝mv2㧟mv1＝0.1×5㧟0.1×（㧟10）＝1.5kg?m/s，方向竖直向上。
由动能定理可知，合外力做功：W＝mv22㧟mv12＝×0.1×52㧟×0.1×102＝㧟3.75J；
故答案为：1.5，㧟3.75。
10．质量为5kg的小球以5m/s的速度竖直落到地板上，随后以3m/s的速度反向弹回去，若取竖直向下的方向为正方向，则小球的动量变化量为 㧟4.0 kg?m/s．若小球与地面的作用时间为0.1s，则小球对地面的作用力为 90 N（g＝10m/s2）
【分析】取竖直向下方向为正方向，分别表示出碰地前后小球的动量，小球动量的变化量等于末动量与初动量的差；代入动量定理的公式可以直接计算出小球受到地面的平均作用力大小．
【解答】解：取竖直向下的方向为正方向，则小球与地面碰撞过程中动量的变化为：△p＝㧟mv2㧟mv1＝㧟0.5×（5+3）kg?m/s＝㧟4.0kg?m/s，方向竖直向上．
代入动量定理的公式，得：㧟Ft+mgt＝△P，
代入数据求得：F＝㧟＝（㧟+5×10）N?s＝90N
该故答案为：4.0，90
三．计算题（共5小题）
11．【分析】（1）小物块由A到墙过程做匀减速运动，由牛顿第二定律可求小物块的加速度大小；
（2）由动能定理可求小物块与墙壁碰撞前的速度大小v；
（3）先选定正方向，由动量定理得墙对小物块的平均作用力的大小。
【解答】解：（1）小物块由A到墙过程做匀减速运动，由牛顿第二定律得：Ff＝ma
由题意得：Ff＝μmg
代入数据解得小物块在地面上运动时的加速度大小a为：a＝μg＝0.8×10m/s2＝8m/s2
（2）小物块由A到墙过程做匀减速运动，由动能定理得：㧟μmgs＝㧟
代入数据解得小物块与墙壁碰撞前的速度大小v为：v＝7m/s
（3）以反弹后的速度方向为正方向，由动量定理：Ft＝mv㧟（㧟mv）
代入数据解得碰撞过程中墙与物块间平均作用力的大小F为：F＝130N
答：（1）求小物块在地面上运动时的加速度大小为8m/s2；
（2）求小物块与墙壁碰撞前的速度大小为7m/s；
（3）若碰撞时间为t＝0.1s，碰撞过程中墙与物块间平均作用力的大小为130N。
12．【分析】（1）规定正方向，结合动量的表达式求出初末动量，从而求出动量的变化量；
（2）根据动量定理列式即可求出足球受到的平均作用力大小和方向。
【解答】解：（1）初动量为：P＝mv＝0.4×10kgm/s＝4.0kgm/s；
末动量为：P'＝mv'＝0.4×（㧟3）kgm/s＝㧟1.2kgm/s；
动量改变量为：△P＝P'㧟P＝㧟1.2kgm/s㧟4.0kgm/s＝㧟5.2kgm/s，负号表示方向向左；
（2）根据动量定理F△t＝△p可得：
足球受到的平均作用力大小为，负号表示方向向左。
答：（1）这一过程中足球的动量改变量为5.2kgm/s，方向向左；
（2）若这一过程持续时间为0.2s，足球受到的平均作用力为26N，方向向左。
13．【分析】根据直线运动规律求解加速度。加速度已知的情况下，根据牛顿定律求出摩擦因数。最后，对碰撞过程应用动量定理即可出去评价作用力。
【解答】解：
（1）物体从A到B做匀减速直线运动，初速度vA＝9m/s，从A到B运动位移为x＝5m，末速度vB＝7m/s。
根据匀变速直线运动规律有：vB2㧟vA2＝2ax，带入数据解之可得a＝㧟3.2m/s2
（2）根据牛顿定律
a＝＝㧟＝㧟μg
结合a＝㧟3.2m/s2
可得μ＝0.32
（3）设以向右为正方向，则碰后物体的速度为v3＝㧟6m/s，
物块碰撞墙壁过程，由动量定理得：
Ft＝mv3㧟mvB，即：
F×0.05s＝0.5kg×（㧟6m/s）㧟0.5kg×7m/s，
解得：F＝㧟130N，负号表示方向向左。
答：（1）物块从A点沿AB方向运动的加速度的大小为3.2m/s2；
（2）物体与地面之间的动摩擦因数为0.32；
（3）碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小为130N。
14．【分析】（1）A、B组成的系统动量守恒，应用动量守恒定律可以求出A、B的共同速度。
（2）应用能量守恒定律可以求出系统损失的机械能。
（3）根据能量守恒定律可以求出求出木板的长度。
【解答】解：（1）A、B组成的系统所受合外力为零，A、B组成的系统动量守恒，
以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝（M+m）v
代入数据解得，共同速度：v＝2m/s
（2）对A、B组成的系统，由能量守恒定律得：
+△E
代入数据解得，系统共损失的机械能：△E＝40J
（3）木板的长度为L，对A、B系统，由能量守恒定律得：
+μmgL
代入数据解得：L＝20m
答：（1）最终A、B速度相同，共速的速度大小为2m/s。
（2）全部过程中，A、B组成的系统共损失的机械能是40J。
（3）薄木板的长度是20m。
15．【分析】（1）在子弹射出木块A的过程中，子弹和A组成的系统动量守恒，由动量守恒定律求出子弹穿过物块A后物块A的速度大小。
（2）物块A在平板车B上滑动过程，两者组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，对A和B组成的系统运用动量守恒定律，再结合能量守恒定律求出A、B间的动摩擦因数。
【解答】解：（1）子弹射出木块A的过程，规定向右为正方向，以子弹与A组成的系统为研究对象，根据动量守恒定律得：
m0v0㧟mAv1＝m0v+mAvA
代入数据解得：vA＝1.5m/s
（2）子弹穿过物块A后，物块A以1.5m/s的速度开始向右滑行，B以0.5m/s的速度开始向左做匀减速直线运动，当A、B有共同速度时，两者相对静止。对A、B组成的系统运用动量守恒，规定向右为正方向，有：
mAvA㧟mBv1＝（mA+mB）v2
代入数据解得：v2＝0.5m/s
根据能量守恒定律知：μmAgL＝mAvA2+mBv12㧟（mA+mB）v22
代入数据解得：μ＝0.1．
答：（1）子弹穿过物块A的一瞬间，物块A的速度的大小为1.5m/s。
（2）A与B间的动摩擦因数为0.1。
考点卡片
1．自由落体运动
【知识点的认识】
1．定义：物体只在重力作用下从静止开始竖直下落的运动叫做自由落体运动．
2．公式：v＝gt；h＝gt2；v2＝2gh．
3．运动性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动．
4．物体做自由落体运动的条件：①只受重力而不受其他任何力，包括空气阻力；②从静止开始下落．
重力加速度g：①方向：总是竖直向下的；②大小：g＝ 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 上分别使用分量方程。
9．功能关系
【知识点的认识】
1．内容
（1）功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化。
（2）做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必通过做功来实现。
2．高中物理中几种常见的功能关系
功
能量的变化
合外力做正功
动能增加
重力做正功
重力势能减少
弹簧弹力做正功
弹性势能减少
电场力做正功
电势能减少
其他力（除重力、弹力）做正功
机械能增加
一对滑动摩擦力做的总功为负功
系统的内能增加
10．机械能守恒定律
【知识点的认识】
1．机械能：势能和动能统称为机械能，即E＝Ek+Ep，其中势能包括重力势能和弹性势能。
2．机械能守恒定律
（1）内容：在只有重力（或弹簧弹力）做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。
（2）表达式：
观点
表达式
守恒观点
E1＝E2，Ek1+Ep1＝Ek2+Ep2（要选零势能参考平面）
转化观点
△EK＝㧟△EP（不用选零势能参考平面）
转移观点
△EA＝㧟△EB（不用选零势能参考平面）
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