人教版高中物理新教材同步讲义 选择性必修第一册 模块综合试卷(一)（含解析）

这是一份人教版高中物理新教材同步讲义 选择性必修第一册 模块综合试卷(一)（含解析），共13页。
模块综合试卷(一)
(满分：100分)
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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．如图所示，水平弹簧振子在A、B两点之间做简谐运动，平衡位置为O点，C、D两点分别为OA、OB的中点。下列说法正确的是(　　)

A．振子从A点运动到C点的时间等于周期的
B．从O点到B点的过程中，振子的动能转化为弹簧的弹性势能
C．在C点和D点，振子的速度相同
D．从C点开始计时，振子再次回到C点完成一次全振动
答案　B
解析　振子从A点运动到O点的时间等于周期的，因振子从A到C的时间大于从C到O的时间，可知振子从A点运动到C点的时间大于周期的，选项A错误；从O点到B点的过程中，振子速度减小，动能减小，弹性势能增加，即振子的动能转化为弹簧的弹性势能，选项B正确；在C点和D点，振子的速度大小相等，方向不一定相同，选项C错误；从C点开始计时，振子第二次回到C点才是完成一次全振动，选项D错误。
2．(2023·泗阳县实验高级中学月考)有一悬线长为l的单摆，其摆球的外壳为一个有一定质量的金属空心球。球底有一小孔，球内盛满水。在摆动过程中，水从小孔慢慢流出。从水开始流到水流完的过程中，此摆的周期的变化是(　　)
A．由于悬线长l和重力加速度g不变，所以周期不变
B．由于水不断外流，周期不断变大
C．周期先变大，后又变小
D．周期先变小，后又变大
答案　C
解析　单摆的摆长是悬点到摆球重心的距离。开始时，重心在球心，水全部流完后，重心又回到球心，因此，重心先降低，后升高，摆长先变大，后变小，根据公式T＝2π，周期先变大，后变小，故C正确。
3．(2022·阜宁中学高二期中)如图所示，包含两种单色光的光束沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从M、N两点射出，己知α＝45°，β＝60°，真空中光速c＝3×
108 m/s，则下列说法正确的是(　　)

A．M点出射的单色光穿过玻璃柱体所需的时间更短
B．玻璃柱体对OM光束的折射率为
C．OM光线在该玻璃柱体中传播的速度为×108 m/s
D．若将OM光线从M点沿着MO方向射入，一定会发生全反射
答案　A
解析　由题图可知沿PO方向射入时OM光线的折射角较大，由折射定律可知玻璃柱体对OM光线的折射率较小，根据v＝，可得OM光线在玻璃柱体内的传播速度较大，因为通过的距离相等，则M点出射的单色光穿过玻璃柱体所需的时间较短，A正确；由折射定律可得玻璃对OM光束的折射率为n＝＝，根据v＝得v＝ m/s＝×108 m/s，B、C错误；由光路可逆可知，光线从M点沿着MO方向射入时不会发生全反射，D错误。
4.(2022·全国乙卷改编)质量为1 kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取g＝10 m/s2。则(　　)

A．4 s时物块的动能为零
B．6 s时物块回到初始位置
C．3 s时物块的动量为12 kg·m/s
D．0～6 s时间内F对物块所做的功为20 J
答案　A
解析　物块与地面间的摩擦力为
Ff＝μmg＝2 N
对物块在0～3 s时间内由动量定理可知
(F－Ff)t1＝mv3，
代入数据可得v3＝6 m/s，
3 s时物块的动量为p＝mv3＝6 kg·m/s，故C错误；
设3 s后经过时间t2物块的速度减为0，由动量定理可得－(F＋Ff)t2＝0－mv3
解得t2＝1 s
所以物块在4 s时速度减为0，则此时物块的动能也为0，故A正确；
在0～3 s时间内，对物块由动能定理可得
(F－Ff)x1＝mv32，解得x1＝9 m
3～4 s时间内，对物块由动能定理可得
－(F＋Ff)x2＝0－mv32，解得x2＝3 m
4～6 s时间内物块开始反向运动，物块的加速度大小为a＝＝2 m/s2
发生的位移大小为x3＝at32＝4 m0.2 s。

(1)求该波的传播速度大小；
(2)若该波沿x轴正方向传播，求x＝0.6 m处的质点在t＝2.25 s时刻的位移y。
答案　(1)2 m/s或4 m/s　(2)－2 cm
解析　(1)由题意，若该波沿x轴正方向传播，则v1＝＝ m/s＝2 m/s(2分)
若该波沿x轴负方向传播，则v2＝＝ m/s＝4 m/s(2分)
(2)该波沿x轴正方向传播，周期为T＝＝ s＝0.6 s(1分)
t＝0时刻，处于x＝0.6 m的质点在平衡位置，速度方向沿y轴正方向，该质点振动时间
t＝2.25 s＝3T＋T(2分)
故T＝2.25 s时刻，该质点处于波谷，其位移为y＝－2 cm。(1分)
16．(10分)如图，在固定的水平杆上，套有质量为m＝1 kg的光滑圆环，长为L＝0.5 m的轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为M＝1.9 kg的木块，木块可视为质点，现有质量为m0＝0.1 kg的子弹以大小为v＝10 m/s的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度g＝
10 m/s2。

(1)子弹射入木块后的瞬间，速度大小为多少？
(2)子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大小为多少？
答案　(1)0.5 m/s　(2)31 N
解析　(1)木块和子弹组成的系统在相互作用过程中水平方向动量守恒，设子弹与木块的共同速度为v′，则有
m0v＝(m0＋M)v′(2分)
解得：v′＝0.5 m/s(1分)
(2)子弹射入木块后，子弹与木块一起做圆周运动，则有
FT－(m0＋M)g＝(m0＋M)(2分)
代入数据解得，轻绳对子弹与木块的拉力大小为：FT＝21 N(1分)
由于此时环静止不动，则此时轻杆对环的支持力大小为
FN＝mg＋FT＝31 N(2分)
由牛顿第三定律可得，环对轻杆的压力大小为31 N。(2分)
17．(14分)(2022·苏州市相城区陆慕高级中学月考)某玻璃材料制成的光学元件截面如图所示，左边是半径为R的半圆，右边是直角三角形CDE，∠DCE＝60°。A点发出一细光束从B点射入元件后与AO平行(O为半圆的圆心，CD为直径，AO与CD垂直)。已知玻璃的折射率为，B点到AO的距离为R，真空中的光速为c。求：

(1)入射光线AB与AO的夹角α；
(2)作出光线从B点射入元件，到第一次射出元件的光路图；
(3)光线从B点射入元件，到第一次射出元件所需的时间。
答案　(1)15°　(2)见解析图　(3)
解析　(1)(2)光路图如图(2分)

由sin r＝＝(1分)
得折射角r＝30°(1分)
由折射定律得
n＝(1分)
得i＝45°(1分)
由几何关系得α＝i－r＝15°(1分)
设光束在玻璃元件中发生全反射的临界角为C，则有：
sin C＝(1分)
得C＝45°(1分)
由几何知识得光线在CE面上的入射角为60°，大于临界角C，发生全反射。光线在DE面上的入射角为30°，能射出元件；
(3)由几何关系得光在元件中传播的路程为
s＝2R(1分)
光在元件中传播速度为
v＝＝c(2分)
所以光线从B点射入元件到第一次射出元件所需的时间为
t＝(1分)
解得t＝。(1分)
18．(16分)(2022·重庆市实验中学高二期末)如图所示，一个固定在竖直平面内的光滑四分之一圆弧轨道半径R＝0.45 m，下端恰好与平台平滑对接，在光滑的水平面上有一个静止的、足够长的木板c，木板的右端紧靠侧壁竖直的平台，平台的上表面光滑并与木板上表面等高，小滑块a、b可视为质点。已知两个小滑块与木板的质量均为m＝1 kg，小滑块a、b与木板间的动摩擦因数均为μ＝0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。小滑块a由圆弧轨道顶端无初速度释放，a、b碰撞时间极短。

(1)求小滑块a滑到圆弧轨道底端时对圆弧轨道的压力大小；
(2)若初始小滑块b静止在木板右端，a、b碰后粘连在一起运动，求系统在整个运动过程中由于摩擦产生的热量；
(3)若初始小滑块b静止在木板上距离木板右端L＝2.5 m处，a、b间发生弹性碰撞，求碰撞后小滑块a、b之间的最大距离。
答案　(1)30 N　(2)0.75 J　(3)0.5 m
解析　(1)从小滑块a释放到到达圆弧轨道底端的过程，根据动能定理得
mgR＝mv02(2分)
解得v0＝3 m/s
根据牛顿第二定律可得
FN－mg＝m(2分)
解得FN＝30 N
根据牛顿第三定律可知轨道受到的压力大小为30 N(1分)
(2)a、b相碰过程由动量守恒定律可得
mv0＝2mv1(2分)
a、b与c相互作用过程由动量守恒定律可得
2mv1＝3mv2(1分)
系统在整个运动过程中由于摩擦产生的热量
Q＝×2mv12－×3mv22＝0.75 J(2分)
(3)a滑上c后做匀减速直线运动，加速度大小为
a1＝＝μg＝1 m/s2(1分)
b、c一起匀加速运动的加速度大小为
a2＝＝0.5 m/s2