湖南省娄底市涟源市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题 Word版含解析.docx

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全国名校高二上学期《选择性必修第一册》模块测试物理试卷注意事项：1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分。2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区城内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。4.本卷命题范围：选择性必修第一册。一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.关于机械波和光，下列说法正确的是（　　）A.机械波和光都能发生干涉和衍射现象B.体检项目“彩超”，利用了光的多普勒效应C.“光导纤维”利用了光的偏振现象D.“泊松亮斑”是光波的干涉现象【答案】A【解析】【详解】A．机械波和光都属于波，都能发生干涉和衍射现象，故A正确；B．体检项目“彩超”，利用了超声波的多普勒效应，故B错误；C．“光导纤维”利用了光的全反射原理，故C错误；D．“泊松亮斑”是光波的衍射现象，故D错误。故选A。2.小球A的质量为m，速度为v，与同一水平直线上运动的小球B相撞，小球A以原速率v反向弹回，以小球碰前的速度方向为正方向，关于上述过程小球A的动能变化和动量变化，以下结果正确的是（　　）A.0，0B.0，-2mvC.0，2mvD.mv2，0【答案】B【解析】【详解】质量为m的小球以速度v与竖直墙壁垂直相碰后以原速率反向弹回，初动能与末动能相等。故动能的变化量为0；以小球碰前的速度为正方向，初动量为mv，末动量为-mv，故动量的变化量为 B正确，ACD错误。故选B。3.一质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）A.质点振动频率是4HzB.在10s内质点经过的路程是20cmC.第4s末质点的速度是零D.在和两时刻，质点位移大小相等、方向相同【答案】B【解析】【详解】A．由题图可知其质点振动的周期为4s，由频率与周期的关系有故A项错误；B．由之前的分析可知，其周期为4s，所以10s为2.5个周期，由质点做简谐运动的规律可知，其一个周期内的路程为振幅的4倍，半个周期内的路程为两倍的振幅。由题图可知其振幅为2cm。所以其10s内的路程为故B项正确；C．由振动图像可知，其4s时质点在平衡位置，即此时其质点的速度最大不为零，故C项错误；D．由振动图像可知，其在时处于正向最大位移处，在时处于负向最大位移处，两时刻质点的位移其大小相等，方向相反，故D项错误。故选B。4.一束激光由光导纤维左端的中心点O以的入射角射入，在光导纤维的侧面以入射角多次反射后，从另一端射出，已知光导纤维总长为，光在真空中的传播速度。该激光在光导纤维中传输所经历的时间为（　　） A.B.C.D.【答案】D【解析】【详解】由题意可知，光的入射角α=60°，由几何知识可知，折射角β=30°由折射定律可知，折射率激光在光导纤维中经过一系列全反射后从右端射出，设激光在光导纤维中传播的距离为s，光路图如图所示由几何知识得x=OAsinθ光在光导纤维中的传播速度该激光在光导纤维中传输所经历的时间代入数据解得t=4×10-7s故选D。5.如图，甲、乙两个单摆悬挂在同一水平天花板上，两摆球间用一根细线水平相连，两摆线与竖直方向的夹角θ1>θ2.，当细线突然断开后，两摆球都做简谐运动，以水平地板为参考面，可知（　　） A.甲摆的周期等于乙摆的周期B.甲摆球的最大重力势能等于乙摆球的最大重力势能C.甲摆球的最大速度小于乙摆球的最大速度D.甲摆球的机械能小于乙摆球的机械能【答案】D【解析】【详解】A．由图可知，两个单摆静止时离天花板的高度相同，则有因，故，可得，即甲单摆的摆长更长，根据单摆周期公式可知甲摆的周期大于乙摆的周期，故A错误；BD．两球开始处于平衡，设绳子拉力为T，根据共点力平衡知因，故，可得，以水平地板为参考面，由题可知，两球离水平的高度相等，根据故甲球的最大重力势能小于乙球的最大重力势能，又两球在摆动过程中，机械能守恒，故甲摆球的机械能小于乙摆球的机械能，故B错误，D正确；C．根据机械能守恒有解得因甲球下降的高度大于乙球下降的高度，故甲摆球的最大速度大于乙摆球的最大速度，故C错误。 故选D。6.两个振幅不等的相干波源、产生的波在同一种均匀介质中传播，形成如图所示稳定图样．图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c点是连线的中点．下列说法正确的是（）A.a点振动加强，b点振动减弱B.c点可能一直处于平衡位置C.某时刻质点a、b的位移大小可能均为零D.经过半个周期，d处质点将传播至b点位置【答案】C【解析】【详解】A．a点波峰波谷相遇，振动减弱，b点波峰波峰相遇，振动加强，故A错误；B．c点会平衡位置上下振动，故B错误；C．随着波的传播，某时刻质点a、b的位移大小可能均为零，故C正确；D．d处质点只会在d处振动，故D错误。故选C。7.如图所示，甲图为参与波动的质点P的振动图像，乙图为一列沿x轴传播的简谐横波在t=2s时刻的波动图像，则下列判断错误的是（　　）A.该波的传播速率为1m/sB.该波的传播方向沿x轴正方向C.在时间内，质点P的路程为1.2mD.这列简谐横波与另一列频率为0.25Hz的简谐横波相遇能发生稳定的干涉现象【答案】C【解析】【详解】A．由乙读出该波的波长为λ=4m，由甲图读出周期为T=4s，则波速为 故A正确；B．在甲图上读出t=2s时刻P质点的振动方向沿y轴正方向，在乙图上判断出该波的传播方向沿x轴正方向，故B正确；C．在时间内，质点P的路程为0.6m，故C错误；D．这列简谐横波频率为0.25Hz与另一列频率为0.25Hz的简谐横波相遇能发生稳定的干涉现象，故D正确。本题选择错误的，故选C。8.如图所示，质量为的小车静止在光滑水平面上，小车段是半径为的四分之一光滑圆弧轨道，段是长为的粗糙水平轨道，两段轨道相切于点。一质量为的可视为质点的滑块从小车上的A点由静止开始沿轨道下滑，然后滑入轨道，最后恰好停在点，滑块与轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为，则（　　）A.整个过程中滑块和小车组成的系统动量守恒B.滑块由A滑到过程中，滑块的机械能守恒C.段长D.全过程小车相对地面的位移大小为【答案】D【解析】【详解】A．滑块社圆弧上运动时有竖直方向的加速度，所以对系统而言竖直方向外力矢量和不为零，不满足动量守恒的条件，故A错误；B．滑块由A滑到过程中，小车对滑块的弹力做负功，滑块的机械能不守恒，故B错误；C．恰好停在对点时，二者均静止。根据能量守恒有解得故C错误；D．水平动量守恒有 通过相同时间有且有解得故D正确；故选D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.9.下列说法正确的是（　　）A.两列频率不同的波相遇时不能发生干涉现象B.轻绳连接小球在竖直面内做小角度摆动时，小球做阻尼振动，所以小球往复摆动一次的时间逐渐减小C.做受迫振动物体的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关D.光由一种介质进入另一种介质时，传播方向一定改变【答案】AC【解析】【详解】A．两列波的频率相等且相位差恒定，才发生稳定的干涉现象，若两列波频率不同，波相遇时不能发生干涉现象，故A正确；B．由于阻力做负功，阻尼振动的振幅不断减小，但周期不随振幅减小而改变，所以小球往复摆动一次的时间不变，故B错误；C．做受迫振动的物体，其振动频率与驱动力的频率相同，与物体的固有频率无关，故C正确；D．光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化，当垂直入射时，传播方向不改变，即光由一种介质进入另一种介质时，传播方向不一定改变，故D错误。故选AC。10.夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种光，下列说法正确的是（） A.a光的频率比b光的低B.在冰晶中，b光的传播速度比a光的大C.用同一装置做双缝干涉实验时，b光相邻亮条纹间距比a光的大D.从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的大【答案】AD【解析】【详解】A．由题图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小，根据棱镜色散规律可知a光的波长比b光的波长大，a光的频率比b光的频率低，A正确；B．冰晶对b光的折射率比对a光的折射率大，根据可知在冰晶中，b光的传播速度较小，B错误；C．根据b光波长小，则b光条纹间距更小，C错误；D．同种玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小，根据可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大，D正确；故选AD。11.一列简谐横波沿轴正方向传播，时刻波形如图所示，此时波刚好传到点，时质点第一次到达负方向最大位移处，则（　　）A.此波波源的起振方向沿轴负方向B.该简谐横波的波速为 C.该简谐横波频率为D.该波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物会发生明显的衍射现象【答案】BCD【解析】【详解】A．简谐横波沿轴正方向传播，由“上下坡”法可知，质点P开始振动时的运动方向沿y轴正方向，所以此波波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误；B．t=0.3s时，质点P第一次到达负方向最大位移处，由可得由图知，波长该简谐横波的波速为B正确；C．该简谐横波的频率为C正确；D．障碍物尺寸和波长相近或波长大于障碍物尺寸时，会发生明显的衍射现象，所以该波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物会发生明显的衍射现象，故D正确。故选BCD。12.如图甲所示，质量为的物体静止在倾角为的固定斜面上，在沿斜面向上推力F作用下开始运动，推力F随时间t变化的关系如图乙所示（后无推力存在）。已知物体与斜面之间的动摩擦因数，重力加速度，则（）A.物体运动的时间为 B.时物体的速度达到最大C.物体在运动过程中最大加速度为D.在物体运动过程中推力的冲量为【答案】CD【解析】【详解】A．力F与t的关系式为则由可得物体运动的时间为故A错误；B．合力为零时，速度最大，则有可得故B错误；C．刚运动时，合力沿斜面向上，为8s时，合力为即合力先从40N减为零，再增加到40N，所以合力最大值为40N，最大加速度为故C正确；D．在物体运动过程中推力的冲量为 故D正确。故选CD。三、非选择题：本题共5小题，共52分.13.一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。（1）用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径，首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，该小组记录下此时螺旋测微器的示数为0.007mm；螺旋测微器在夹有摆球时示数如图甲所示，该示数为___________mm，则摆球的直径为___________mm。（2）单摆实验的装置示意图如图乙所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处，摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小，若将角度盘固定在O点上方，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角___________5°（填“大于”或“小于”）。（3）某次实验所用单摆的摆线长度为81.50cm，则摆长为___________cm，实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60s，则此单摆周期为___________s，该小组测得的重力加速度大小为___________m/s2。（结果均保留3位有效数字，π2取9.870）【答案】①.20.034②.20.027③.大于④.82.5⑤.1.82⑥.9.83【解析】【详解】（1）[1][2]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以图中的读数为因此摆球的直径为（2）[3] 角度盘的大小一定，则在规定的位置安装角度盘，测量的角度准确，但将角度盘固定在规定位置的上方时，角度盘到悬挂点的距离将会变短，因此在保持角度相同的情况下，摆线在刻度盘上扫过的弧长会变短，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，其实实际摆角大于5°；（3）[4]根据几何关系可知，摆长为[5]一次全振动过程中单摆经过最低点两次，则单摆的周期为[6]根据单的周期公式可得代入数据解得14.小明同学在做“探究碰撞中的不变量”的实验，装置如图甲所示。（1）图中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影。以下步骤必要的是（）（有多个选项符合题目要求）A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程OM，OP，ON（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______用（1）中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为______用（1）中测量的量表示）。（3）经测定，m1=45.0g、m2=7.5g，小球落地点的平均位置到O 点的距离如图乙所示。实验中若仅更换两个小球的材质，但保证小球质量和其它实验条件不变，可以使被撞小球做平抛运动的射程增大。请分析计算出被撞小球m2平抛运动射程ON的最大值为______cm（此结果保留三位有效数字）。【答案】①.ADE②.③.或④.【解析】【详解】(1)[1]探究碰撞中的不变量，需要用到小球的质量，需测量质量，故A正确；BCDE．两球是水平正碰，只须让m1从同一位置释放，求出水平速度即可，所以需要找到两球落点的位置，测量碰前和碰后两球的水平位移，根据就能求出两球碰撞时的速度，所以不需要知道测量小球m1开始释放的高度h和抛出点距地面的高度H，故DE正确，BC错误。故选ADE；(2)[2]动量守恒得表达式为即则可得[3]若碰撞是弹性碰撞，系统的机械能也守恒，则有即(3)[4]根据以上动量守恒和机械能守恒可得所以m2平抛运动射程ON的最大值为15.如图所示，半径为、折射率为的透明介质半球，放在空气中。一细光束从半球左侧面上 点垂直入射，正好在半球面发生三次全反射后从半球左侧面上点（图上未标点）射出。光在真空中的光速为，求：（计算结果可以用根号表示）（1）入射光在此透明介质中的临界角的正弦值；（2）光束在介质中从A到的传播时间。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据临界角的定义有解得（2）作出光路如图所示由题意可知，光在半球面的入射角为θ=60º；根据几何关系可得光在介质中运动的路程为s=3R光在介质中的速度为光在介质中传播的时间 代入数据可得16.一列简谐横波在水平绳上沿x轴负方向传播，在时刻的波形如图所示，绳上三个质点M、N、P的平衡位置分别为，从该时刻开始计时，P点的振动位移随时间变化关系为。求：（1）该简谐横波的波速v；（2）经过多长时间t，质点M、N振动的速度大小相等？【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）P点的振动位移随时间变化关系为，则振动周期为根据波形图可知简谐横波波长为该简谐横波的波速（2）当某质点位于平衡位置或波峰、波谷时，其两侧与它平衡位置间距相等的质点速度大小相同。平衡位置的振动状态传播到中点的距离为波峰、波谷位置的振动状态传播到中点的距离为经过的时间为 解得或即t=0.5n（s）n=0，1，2，3…17.如图，将小球拴于的轻绳上，，向左拉开一段距离释放，水平地面上有一物块，。小球于最低点与物块碰撞，与碰撞前瞬间向心加速度为，碰撞前后的速度之比为，碰撞前后、总动能不变。（重力加速度取，水平地面动摩擦因数）（1）求碰撞后瞬间物块的速度；（2）与碰撞后再次回到点的时间内，求物块运动的距离。【答案】（1）1.67m/s，方向水平向右；（2）0.51m【解析】【详解】（1）由题意可知当P运动到A点时有代入数据可得P碰撞前的速度为又因为碰撞前后P的速度之比为5：1，所以碰后P的速度为P与Q碰撞瞬间，P与Q组成的系统内力远大于外力，动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得 代入数据解得方向水平向右；（2）由于远大于小球P的大小，碰后P的速度较小，上升的高度较小，故可知小球P碰后做简谐运动，由单摆的周期公式得小球P再次到平衡位置的时间为联立解得碰后Q向右做匀减速直线运动，末速度减为零时的时间为，由运动学公式得对于Q，由牛顿第二定律得联立解得由于，故在小球P再次到平衡位置的时间内，小球Q已停下；所以小球Q向右运动的过程中由动能定理得代入数据解得