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1、2023-2024（上） 全品学练考 高中物理 选择性必修第一册模块综合测评一、单项选择题1.2022北京八中月考 2022年9月21日7时15分,在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭成功发射云海一号03星.现将火箭发射看成如下模型:静止时火箭总质量M=21 kg,火箭喷气发动机竖直向下喷出质量m=1000 g的高温气体,气体被喷出时相对地面的速度大小v0=840 m/s,火箭获得某一速度发射出去.火箭喷出气体的过程中空气阻力可忽略不计,则火箭获得的速度大小为()A.40 m/sB.42 m/sC.420 m/sD.4000 m/s2.如图甲所示,在均匀介质中的一条直线上的两个振源A、B相
2、距6 m,振动频率相等.t0=0时刻A、B开始振动,且都只振动一个周期,振幅相等,A的振动图像为图乙,B的振动图像为图丙.若由A向右传播的机械波与由B向左传播的机械波在t1=0.3 s时恰好相遇,则下列判断正确的是()A.两列波在A、B间的传播速度大小均为10 m/sB.两列波的波长都是4 mC.在两列波相遇过程中,中点C为振动加强点D.t2=0.75 s时刻B点经过平衡位置且振动方向向下3.如图所示为长直光纤,柱芯为玻璃,外层用折射率比玻璃的折射率小的介质包覆.若光线自光纤左端进入,与中心轴的夹角为,则下列有关此光线传播方式的叙述正确的是()A.不论为何,光线都不会发生全反射B.不论为何,光
3、线都会发生全反射C.够小时,光线才会发生全反射D.够大时,光线才会发生全反射4.工厂测机器转速可用一种振动式转速计,它是由十几个安装在同一支架上的钢片做成,每个钢片的固有频率都不相同.使用时,将振动式转速计固定在机器的某个位置,受机器转动的影响,钢片会跟着振动,通过比较钢片的振动情况可知机器的转速.下列说法正确的是()A.机器工作时钢片的振动频率都不相同B.机器工作时所有钢片的振动幅度都相同C.若机器的转速为3600 r/min,则稳定时固有频率为60 Hz的那一个钢片振动幅度最大D.若机器转速增加则所有钢片的振动幅度都会增加5.在水槽里放两块挡板,中间留一个狭缝,观察水波通过狭缝后的传播情况
4、,图甲、乙是保持水波的波长不变,改变狭缝的宽度,观察水波的传播情况变化;图丙、丁、戊是实验时拍摄波长不同的水波通过宽度一定的狭缝的照片,在丙、丁、戊三幅照片中,波长分别是狭缝宽度的710、510、310,对比这三张照片观察衍射现象与波长、狭缝宽度的关系.该实验现象表明() 波长一定的水波通过宽度不同的狭缝 波长不同的水波通过宽度一定的狭缝A.只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸比波长小,才能观察到明显的衍射现象B.只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小,才能观察到明显的衍射现象C.图戊可以得出,波长比狭缝小太多就不会发生衍射现象D.图戊甲可以看出,狭缝宽度再增加就不会发生衍射现象6
5、.2022浙江瑞安中学期中 物体的运动状态可以用位置x和动量p描述,称为相,对应p-x图像中的一个点.物体运动状态的变化可用p-x图像的一条直线或曲线来描述,称为相轨迹.如图所示,在光滑的水平面上,轻弹簧的左端固定,一个小物体(可视为质点)与弹簧右端相连,弹簧开始处于原长,现向左推动物体压缩弹簧,压缩长度为l后由静止释放.已知弹簧的形变量为x时,弹性势能为12kx2.以弹簧原长位置为坐标原点O,向右为正方向建立x轴,则物体经过O点后向右运动时的相轨迹可能是()ABCD7.如图甲所示,同一均匀介质中的一条直线上有相距10米的两质点A、B,C为AB中点,从0时刻起,波源A、波源B同时开始振动,且波
6、源A发出的波只向右传,波源B发出的波只向左传,图乙为A的振动图像,图丙为B的振动图像,若A向右传播的波与B向左传播的波在0.5 s时相遇,则下列说法正确的是()A.两列波的波长均为2 mB.两列波在A、B间传播的速度大小均为5 m/sC.在两列波相遇的过程中,在t=0.7 s时,C点的振动加强D.在B的右边有一观察者向右运动,观察者接收到的频率大于5 Hz二、多项选择题8.如图甲所示,一细线连接小球做单摆小角度振动,不计空气阻力.从小球某次向右通过最低点时开始计时,相对平衡位置的位移x随时间t变化图像如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2.关于单摆的振动过程说法正确的是() A.单摆的摆长约
7、为1 mB.最大偏角约为7100 rad4C.在第1 s末细线的拉力最小D.细线的张力大小变化周期为2 s9.如图所示,墙上固定着一根长为L的光滑水平杆,小球套在杆上,两根完全相同的原长为0.6L的橡皮筋一端固定在墙上,另一端与小球连接.小球从杆的中点以初速度v向左运动,小球将做周期为T的往复运动,且运动过程中始终未与墙相碰.已知弹簧振子的周期T0=2mk(k为某个系数),则下列说法不正确的是()A.小球做简谐运动B.两根橡皮筋的总弹性势能的变化周期为TC.小球的初速度为v3时,其运动周期为3TD.小球的初速度为v3时,其运动周期仍为T10.如图是双缝干涉实验装置的示意图,S为单缝,双缝S1、
8、S2之间的距离是0.2 mm,P为光屏,双缝到屏的距离为1.2 m.用绿色光照射单缝S时,可在光屏P上观察到第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500 cm.若相邻两条亮条纹中心间距为x,则下列说法正确的是()A.x为0.300 cmB.增大双缝到屏的距离,x将变大C.改用间距为0.3 mm的双缝,x将变大D.换用红光照射,x将变大三、实验题11.2022天津实验中学期中 “利用单摆测重力加速度”的实验中:(1)用游标卡尺测量小钢球直径,读数如图所示,读数为 mm;(2)下列最合理的装置是;ABCD(3)测单摆周期时,当摆球经过平衡位置时开始计时并计1次,测出经过该位置N次所用时间为t,则
9、单摆周期为T=;(4)该同学根据实验数据,利用计算机拟合得到的方程为T2=4.04l+0.05.由此可以得出当地重力加速度g= m/s2(取3.14,结果保留2位有效数字),从方程中可知T2与l没有成正比关系,其原因可能是.A.计算摆长时,可能加了小球的直径B.小球摆动过程中,可能摆角太大C.开始计时时,小球可能在最高点D.计算摆长时,可能只算了绳长12.2022浙江嘉兴一中期中 下图为“验证动量守恒定律”的实验装置,实验中选取两个小球,按下面步骤进行实验: 用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2;安装实验装置,使斜槽的末端切线水平;先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端由静止释放,标记小球在
10、水平桌面上的落点位置;将小球m2放在斜槽末端,仍让小球m1从斜槽顶端由静止释放,两球发生碰撞,分别标记小球m1、m2在水平桌面上的落点位置;图中M、P、N点是实验过程中记下的小球在水平桌面上的三个落点平均位置,测出M、P、N点到斜槽末端的水平桌面投影点O点的距离,分别标记为sM、sP、sN.依据上述实验步骤,请回答下面问题:(1)两小球的质量m1、m2应满足关系m1 m2(选填“”“=”或“(2)AC(3)CD(4)m1sP=m1sM+m2sN解析 (1)为了防止入射球碰后反弹,一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量,即m1m2;(2)要验证动量守恒定律,需测量小球的质量和三个落点到O点的距离
11、,故提供的测量工具中必需的是AC;(3)实验要求小球每次从斜槽未端抛出时的速度相同,所以每次应从斜槽上同一位置由静止释放小球,但斜槽是否光滑对上述要求无影响,即斜槽不必光滑,故A错误,C正确;为了更好的完成实验应该用密度大的钢球,碰撞效果更明显,塑料球碰撞时能量损失大,运动的距离小,实验结果误差大,故B错误;为了使小球发生对心碰撞且碰后不被反弹,要求入射小球质量大于被碰小球质量,入射小球和被碰小球的半径必须相同,故D正确.(4)小球离开轨道后做平抛运动,因为抛出点的高度相等,所以小球做平抛运动的时间t相等,小球做平抛运动的初速度越小,水平位移越小,两球碰撞后入射球的速度变小,小于碰撞前入射球的
12、速度,且小于被碰球的速度,碰撞后入射球的水平位移变小,入射球的水平位移小于被碰球的水平位移,由图示可知,入射小球前后两次的落地位置分别为P、M两点,被碰球落地位置是N,设碰撞前入射球的速度大小为v0,碰撞后入射球速度大小为v1,被碰球速度大小为v2,碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得m1v0=m1v1+m2v2,小球做平抛运动的时间t相等,两边同时乘以t,则有m1v0t=m1v1t+m2v2t,则m1sP=m1sM+m2sN,所以只要满足关系式m1sP=m1sM+m2sN,就能说明两球碰撞前后动量是守恒的.13.(1)10 m/s(2)沿x轴负方向传播(3)波谷,坐标(1.
13、5,-14)(4)140 cm解析 (1)由图甲知,波长为=4 m 由图乙知,周期为T=0.4 s波的传播速度大小为v=T=40.4 m/s=10 m/s(2)在01.5 s内波沿传播方向传播距离为x=vt=101.5 m=15 m且15 m=3+3 m因此可知实曲线向左平移3个波长再加3 m得到虚线图线,则波沿x轴负方向传播(3)00.15 s内波沿x轴负方向传播距离为x=vt=100.15 m=1.5 m因此x=1.5 m处的质点在t=0.15 s的状态与x=3 m处质点在t=0时刻状态相同,处于波谷位置坐标为(1.5,-14)(4)由于t=1 s=2.5 T在5 m处质点经1 s通过的路
14、程为10个振幅,该质点经1 s通过的路程为s=10A=1014 cm=140 cm14.(1)2(2)2210-9 s(3)2.510-3 m解析 (1)根据临界角与折射率的关系可得n=1sinC=1sin45=2(2)光线在玻璃中的传播时间为t=2Rv根据光在介质中的传播速度v=cn解得t=2210-9 s(3)根据条纹间距与波长的关系可得x=ld=1210-4510-7 m=2.510-3 m15.(1)6mg(2)6mg(3)326gr解析 (1)小球乙到达C点时所受弹力为0,由牛顿第二定律可得mg=mvC2r小球乙从A点到C点,由动能定理有-mg2r=12mvC2-12mvA2小球乙在
15、A点,由牛顿第二定律可得FA-mg=mvA2r联立解得FA=6mg(2)设小球乙在A、C两点的速度分别为vA、vC,对小球乙受力分析,在A点,由牛顿第二定律有FA-mg=mvA2r在C点,由牛顿第二定律有FC+mg=mvC2r小球乙从A点到C点,由动能定理有-mg2r=12mvC2-12mvA2联立解得FA-FC=2mg+mvA2r-mvC2r=6mg(3)小球乙离开C点,由平抛运动规律可知,水平方向有22r=vCt竖直方向有2r=12gt2乙从A点运动到C点,由机械能守恒可得12mv乙2=12mvC2+mg2r设甲与乙碰撞之前的速度为v0,碰后甲、乙的速度分别为v甲、v乙,由系统动量守恒有m
16、2v0=m2v甲+mv乙由动能守恒有12m2v02=12m2v甲2+12mv乙2联立解得v0=326gr章末素养测评(二)第二章机械振动一、单项选择题1.关于简谐运动,下列说法正确的是()A.位移的方向总指向平衡位置B.振幅是矢量,方向从平衡位置指向最大位移处C.回复力实际上就是向心力D.做简谐运动的物体,其频率固定,与振幅无关2.在敲响古刹里的大钟时,有的同学发现,停止对大钟的撞击后,大钟仍“余音未绝”,分析其原因是()A.大钟的回声B.大钟在继续振动C.人的听觉发生“暂留”的缘故D.大钟虽停止振动,但空气仍在振动3.如图所示,质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上,B与弹簧相连,它们一起
17、在光滑水平面上做简谐运动,振动过程中A、B之间无相对运动,设弹簧的劲度系数为k.当物体离开平衡位置的位移为x时,A、B间摩擦力的大小等于()A.0B.kxC.mMkxD.mM+mkx4.如图所示,一质点做简谐运动,O点为平衡位置,先后以相同的速度依次通过M、N两点,历时1 s,质点通过N点后再经过1 s第2次通过N点,在这2 s内质点通过的总路程为12 cm,则质点的振动周期和振幅分别为()A.3 s,6 cmB.4 s,6 cmC.4 s,9 cmD.2 s,8 cm5.2022杭州二中月考 如图所示是半径很大的光滑凹球面的一部分,有一个小球第一次自A点由静止开始滑下,到达最低点O时的速度为
18、v1,用时为t1;第二次自B点由静止开始滑下,到达最低点O时的速度为v2,用时为t2,下列关系正确的是()A.t1=t2,v1v2B.t1t2,v1v2C.t1v2D.t1t2,v1v26.如图所示为两个单摆的振动图像,若两单摆所在位置的重力加速度相同,则它们的()A.摆球质量相等B.振幅相等C.摆长相等D.摆球同时改变速度方向7.2022浙江诸暨中学月考 如图为某质点做简谐运动的图像,在01.5 s范围内,以下说法正确的是()A.该质点的振动周期为8 s,振幅为4 cmB.0.4 s与0.6 s,质点的加速度相同,速度也相同C.0.1 s与1.3 s,质点的回复力最大,动能最小D.0.1 s
19、至0.5 s这段时间,质点的位移方向和速度方向都发生了改变二、多项选择题8.2022合肥一中月考 一小球在平衡位置O点附近做简谐运动,若从第一次经过M点时开始计时,4 s末第三次到达M点,则该小球做简谐运动的周期可能是()A.1 sB.2 sC.3 sD.4 s9.2022厦门一中月考 如图甲所示,弹簧振子以点O为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动.取向右为正方向,物块的位移x随时间t的变化如图乙所示,下列说法正确的是()A.t=0.8 s时,物块的速度方向向右B.t=0.2 s时,物块在O点右侧62 cm处C.t=0.4 s和t=1.2 s时,物块的加速度完全相同D.t=0.4 s到t=0
20、.8 s的时间内,物块的速度逐渐增大10.将一个力传感器接到计算机上,就可以测量快速变化的力,用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示.某同学由此图像提供的信息做出的下列判断中正确的是()A.t=0.2 s时摆球正经过最低点B.t=1.1 s时摆球正经过最低点C.摆球摆动过程中机械能不变D.摆球摆动的周期是T=1.2 s三、实验题11.(1)某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作,请判断是否恰当(均选填“是”或“否”).把单摆从平衡位置拉开约5角释放:;在摆球经过最低点时启动停表计时:;用停表记录单摆一次全振动的时间作为周期:.(2)该同学改进测量方法后,得到的
21、部分测量数据如下表所示.数据组编号摆长/mm摆球质量/g周期/s1999.332.22.02999.316.52.03799.232.21.84799.216.51.85501.132.21.46501.116.51.4用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数如图所示,则该摆球的直径为mm.根据表中数据可以初步判断单摆周期随的增大而增大.12.某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中,测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期,记录数据如下:摆长l/m0.50.80.91.01.2周期T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84以l为横坐标,T2为纵
22、坐标,在图中作出T2-l图像,利用此图线可求出重力加速度g=m/s2.四、计算题13.弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度v向B点运动;在t=0.2 s时,振子速度第一次变为-v;在t=0.6 s时,振子速度第二次变为v.B、C之间的距离为20 cm.(1)求弹簧振子振动周期T;(2)求振子在4.0 s内通过的路程;(3)取从O向B为正方向,振子从平衡位置向C运动开始计时,写出弹簧振子的位移表达式,并画出弹簧振子的振动图像.14.2022青岛二中期末 有一单摆,在地球表面的周期为2 s,已知月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的16
23、(取g地=9.8 m/s2,结果均保留2位有效数字).(1)该单摆的摆长为多少?(2)若将该单摆置于月球表面,则其周期为多大?(3)若将摆长缩短为原来的12,则在月球表面时此摆的周期为多大? 15.2022武汉二中期末 如图所示,水平平台左段粗糙、右段光滑,平台右端墙壁固定一水平弹簧,弹簧劲度系数k=32 N/m,弹簧的自由长度恰好是光滑平台的长度,粗糙平台的长度L=4 m,质量m=1 kg的滑块在外力F=6 N作用下,由静止开始从粗糙平台一端运动,滑块与粗糙平台间的动摩擦因数=0.2,作用1 s后撤去外力,滑块与弹簧相互作用时不粘连且在始终在弹性限度内,弹簧振子振动的周期公式T=2mk(m为
24、弹簧振子的质量,k为弹簧劲度系数),滑块可看成质点,g取10 m/s2,试求:(1)滑块与弹簧碰撞前瞬间速度大小v;(2)滑块运动的总时间t.章末素养测评(二)1.D解析 在简谐运动中位移方向总是背向平衡位置,故A错误;振幅是标量,只有大小,没有方向,故B错误;回复力是指要使物体回到平衡位置,指向平衡位置的力,而向心力是物体做圆周运动时指向圆心的合力,两者是两回事,本质不同,故C错误;做简谐运动的物体的振动频率仅与物体本身有关,故D正确.2.B解析 停止对大钟的撞击后,大钟的振动不会立即停止,振动的能量不会凭空消失,它会再振动一段时间然后因为阻尼而停止,因此还会在空气中形成声波,这就是余音未绝
25、的原因,故选B.3.D解析 对A、B整体,有kx=(M+m)a,对A,有Ff=ma,联立解得Ff=mM+mkx,故D正确.4.B解析 质点通过M、N两点时速度相同,说明M、N两点关于平衡位置对称,由时间的对称性可知,质点由N点到最大位移处与由M点到最大位移处的时间相等,都为t1=0.5 s,则T2=tMN+2t1=2 s,解得T=4 s,质点在这2 s内通过的路程恰为2A,即2A=12 cm,解得A=6 cm,故B正确.5.A解析 从A、B点均做单摆模型运动,由单摆周期公式T=2lg,可得t1=TA4=2Rg,t2=TB4=2Rg,R为球面半径,故t1=t2;A点离平衡位置远些,高度差大,故从
26、A点滚下到达平衡位置O时速度大,即v1v2.故A正确,B、C、D错误.6.C解析 由x-t图像可知,两单摆振动周期相等,由T=2lg知,两单摆摆长一定相等,C正确;由x-t图像可知,两单摆的振动位移并不是同时达到最大值,故摆球速度方向不同时改变,D错误;由x-t图像可知,两单摆的振幅不相等,B错误;单摆的周期与摆球质量无关,故无法比较两摆球的质量,A错误.7.C解析 由简谐运动的图像可读出振动周期为0.8 s,振幅为4 cm,故A错误;0.4 s与0.6 s,质点的位移相同,但0.4 s沿正方向振动,0.6 s沿负方向振动,则两时刻质点的加速度相同,速度大小相等,方向相反,故B错误;0.1 s
27、与1.3 s,质点均在离开平衡位置位移最大的位置,由F=-kx可知回复力最大,动能最小,故C正确;0.1 s至0.5 s这段时间,质点从负的最大位移处到正的最大位移处,位移方向由负向变为正向,速度方向一直沿正向,速度方向没有改变,故D错误.8.BD解析 若小球的运动路线如图甲所示,则4 s振动1个周期,故振动的周期为T=4 s;若小球的运动路线如图乙所示,则4 s振动2个周期,故振动的周期为T=2 s,选项B、D正确.甲乙9.BD解析 t=0.8 s时,物块经过O点向负方向运动,即向左运动,A错误;由乙图可得,弹簧振子的振动方程为x=12sin54t(cm)代入t=0.2 s,可得物块的位移为
28、62 cm,即在O点右侧62 cm处,B正确;t=0.4 s和t=1.2 s时,物块的位移等大反向,回复力和加速度也是等大反向,C错误;t=0.4 s到t=0.8 s时间内,物块从B点向左运动到平衡位置,其速度逐渐增加,D正确.10.AD解析 摆球在最低点时悬线拉力最大,在最高点时拉力最小,t=0.2 s时拉力最大,摆球正经过最低点,A正确;t=1.1 s时拉力最小,摆球正经过最高点,B错误;摆球摆动过程中,拉力的峰值越来越小,说明摆球在最低点时速度越来越小,则机械能越来越小,C错误;从摆球经过最低点时开始,要经过两个最高点才能回到初始位置,所以单摆的周期是T=1.4 s-0.2 s=1.2
29、s,D正确.11.(1)是是否(2)20.683(20.68220.684均可)摆长解析 (1)单摆在最大摆角不超过5 时的振动可看作是简谐运动.摆球经过最低点时速度最大,滞留的时间最短,计时误差最小.为减小测量周期时的误差,应测量单摆完成30次或50次全振动所用的时间来求出周期.(2)螺旋测微器上的固定刻度读数为20.5 mm,可动刻度的读数约为18.30.01 mm,则测量结果为20.5 mm+18.30.01 mm=20.683 mm.分析表中数据可以看出,摆长不变时周期不变,摆长增长时周期增大.12.如图所示9.86(9.849.88均可)解析 在坐标系中,依据表格中记录的数据,描出各
30、点,画出T2 -l图像如图所示,则图像的斜率大约为k=4.0,根据T=2lg可得T2=42gl,所以图像的斜率k=42g,重力加速度g=42k9.86 m/s2.13.(1)0.8 s(2)2.0 m(3)x=-10 sin 2.5t(cm)如图所示解析 (1)根据已知条件分析得振子的运动情况如图结合运动的对称性可知周期T=0.6 s+(0.6 s-0.2 s2)=0.8 s(2)B、C之间的距离为20 cm,则A=10 cm在4.0 s=5T的时间内,振子的路程s=54A=200 cm=2.0 m(3)已知振幅为10 cm,规定从O到B为正方向,t=0时刻振子从平衡位置向C运动,振子的位移为
31、0,运动的方向为负,则弹簧振子位移表达式为x=-Asin2Tt=-10sin 2.5t(cm)振动图像如图所示14.(1)0.99 m(2)4.9 s(3)3.5 s解析 (1)由单摆周期公式T=2Lg可知,单摆摆长L=gT242=9.82243.142 m0.99 m(2)单摆在地球表面的周期T=2Lg地=2 s单摆在月球表面的周期T=2Lg月=2L16g地=62Lg地=26 s4.9 s(3)由单摆周期公式T=2Lg可知,将摆长缩短为原来的12,则在月球表面时此摆的周期T=T2=262 s3.5 s15.(1)22 m/s(2)3+28 s解析 (1)设滑块在有外力F作用时,运动的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得F-mg=ma1解得a1=4 m/s2撤去外力时滑块速度大小v0=a1t1=4 m/s位移x1=12a1t12=2 m撤去外力后滑块加速度大小a2=g=2 m/s2由运动学公式v2-v02=-2a2(L-x1)解得v=22 m/s(2)滑块从撤去外力到开始压缩弹簧时所用的时间t2=L-x1v0+v2=(2-2) s弹簧振子的周期T=2mk=24 s滑块压缩弹簧到恢复原长其速度大小不变,滑块向左减速到静止时所用时间t3=va2=2 s滑块运动的总时间t=t1+t2+T2+t3=3+28 s