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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
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这是一份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，共11页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，答题前，考生务必用直径0，本卷命题范围，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
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
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
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20cm
C.第4s末质点的速度为零D.t=1s和t=3s两时刻，质点位移大小相等，方向相同
4.一束激光由光导纤维左端的中心点O以α=60°的入射角射入，在光导纤维的侧面以入射角θ=60°多次反射后，从另一端射出，已知光导纤维总长为60m，光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s.该激光在光导纤维中传输所经历的时间为
A.2×10-8sB.4×10-8sC.2×10-7sD.4×10-7s
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，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
6.两个振幅不等的相干波源S1、S2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ad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
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/s
B.该波的传播方向沿x轴正方向
C.在0～2s时间内，质点P的路程为1.2m
D.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
8.如图所示，质量为M=4kg的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R=1m的四分之一光滑圆弧轨道，BC段是长为L的粗糙水平轨道，两段轨道相切于B点.一质量为m=1kg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BC轨道，最后恰好停在C点，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g=10m/s2，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B过程中，滑块的机械能守恒
C.BC段长L=1m
D.全过程小车相对地面的位移大小为0.6m
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，小球做阳尼振动，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
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光相邻亮条纹的间距比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
11.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻波形如图所示，此时波刚好传到P点，t=0.3s时质点P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y轴负方向
B.该简谐横波的波速为10m/s
C.该简谐横波的频率为2.5Hz
D.该波在传播过程中遇到尺寸为1m的障碍物会发生明显的衍射现象
12.如图甲所示，质量为m=5.0kg的物体静止在倾角为37°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（t=10s后无推力存在）.已知物体与斜面之间的动摩擦因数μ=0.75，重力加速度g=10m/s2，则
A.物体运动的时间为12sB.t=5s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8m/s2D.在物体运动过程中推力的冲量为480N·s
三、非选择题：本题共5小题，共52分.
13.（6分）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）
14.（9分）怡萱同学在做“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、m2
B.测量小球m1开始释放高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.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）.
15.（10分）如图所示，半径为R、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A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B点（图上未标B点）射出.光在真空中的光速为c，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C的正弦值sinC；
（2）光束在介质中从A到B的传播时间t。
16.（12分）一列简谐横波在水平绳上沿x轴负方向传播，在t=0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xM=5m，xN=35m，xP=20m，从该时刻开始计时，P点的振动位移随时间变化关系为y=2cs（πt+π）cm.求：
（1）该简谐横波的波速v；
（2）t经过多长时间，质点M、N振动的速度大小相同.
17.（15分）如图，将小球P拴于L=1.2m的轻绳上，mP=0.15kg向左拉开一段距离释放，水平地面上有一物块Q，mQ=0.1kg.小球P于最低点A与物块Q碰掉，P与Q碰撞前瞬间向心加速度为1.6m/s2，碰撞前后P的速度之比为5：1，碰撞前后P、Q总动能不变.（重力加速度g取9.8m/s2，水平地面动摩擦因数μ=0.28）
（1）求碰撞后瞬间物块Q的速度vQ；（结果保留两位小数）
（2）P与Q碰撞后再次回到A点的时间内，物块Q运动的距离.（结果保留两位小数）
全国名校高二上学期《选择性必修第一册》模块测试·物理
参考答案、提示及评分细则
1．A 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．医院进行医学体检时用的“彩超”仪器，利用了超声波的多普勒效应，故B错误；C．“光导纤维”是利用了光的全反射原理，故C错误；D．绕过圆盘的光在阴影中心形成亮斑，称之为“泊松亮斑”，这是光产生衍射现象，故D错误，故选：A．
2．B 质量为m的小球以速度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，故动能的变化量为零；以小球碰前的速度为正方向，初动量为mv，末动量为，故动量的变化量为：，故B正确，ACD错误．故选：B
3．B A．由图读出周期为s，则频率为．故A错误，B．质点做简谐运动，在一个周期内通过的路程是4个振幅，，则在10s内质点经过的路程是．故B正确．C．在第4s末，质点位于平衡位置处，速度最大，加速度为零．故C错误．D由图看出，在s和两时刻质点位移大小相等，但方向相反．故D错误．故选：B．
4．D 由题意可知，光的入射角，由几何知识可知，折射角，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；，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．联立解得：，故ABC错误，D正确．故选：D．
5．D A．根据几何关系得，甲的摆长大于乙的摆长，摆角大于乙的摆角，所以甲的振幅大于乙的振幅．根据知，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，，，则，在摆动的过程中，机械能守恒，则甲摆球的机械能小于乙摆球的机械能，且甲摆球的最大重力势能小于乙摆球的最大重力势能，故D正确，B错误．C．根据机械能守恒定律得，因为甲球下降的高度大，则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．C 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．两列波的振幅不同，c点会在平衡位置上下振动，不可能一直处于平衡位置，故B错误；C．各质点都在自己的平衡位置上下振动，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，不会随波逐流，故D错误．故选C．
7．C A．由题可知，题中给出了波在2s时的波形图和质点P的振动图，则由乙读出该波的波长为m，由甲图读出周期为s，则波速为：，故A正确；B．由甲图可知s时刻，P质点的振动方向沿y轴正方向，在乙图中，根据“上坡下，下坡上”的规律可判断由该波的传播方向沿x轴正方向，故B正确；C．质点P不会随波向前传播，只是在平衡位置附近振动，故质点P的路程可由波的振幅表示，根据甲图可知，在0～2s时间内，质点P的路程为0.6m，故C错误；D．由上分析可得，这列简谐横波频率为：，则可判断该简谐波与另一列频率为0.25Hz的简谱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．D A．滑块在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B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C对点时，二者均静止．根据能量守恒有：，代入数据解得：m，故C错误；D．以向右方向为正，水平动量守恒有：，通过相同的时间有：．且有几何关系：．解得：，故D正确；故选：D．
9．AC 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．阻尼振动的振幅不断减小，但周期不随振幅减小面改变，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，故D错误．故选：AC．
10．AD A．由图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则冰晶对b光的折射率比对a光的折射率大，根据棱镜色散规律可知a光的频率比b光的频率低，故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，故B错误；C．由于，所以a光的波长大于b光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式，知用同一装置做双缝干涉实验时，a光条纹间距更大，故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，故D正确；故选：AD．
11．BCD A．分析波形图可知，波刚好传到P点，则质点的起振方向沿y轴正方向，故波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误．B．s时，质点P第一次到达负方向最大位移处，则振动了个周期，即，分析波形图可知，波长，则波速，故B正确．C．s，则，该简谐横波的频率为2.5Hz，故C正确．D．波长大于障碍物尺寸，可以发生明显的衍射现象，故D正确．故选：BCD．
12．CD A．图像的斜率，力F与t的关系式为．设经过时间t，物体速度为零，根据动量定理，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．代入数据解得，故B错误；C．刚运动时，，拉力N，合力沿斜面向上合力为．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．根据牛顿第二定律，最大加速度为，故C正确；D．图像的“面积”表示力F的冲量，在物体运动过程中推力的冲量为，故D正确．故选：CD．
13．（1）20.034 20.027 （2）大于 （3）82.5 1.82 9.83（每空1分）
解析：（1）螺旋测微器的分度值为0.01mm，需要估读到分度值的下一位，则图中的读数为：．因此摆球的直径为：．
（2）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）根据几何关系可知，摆长为：．一次全振动过程中单摆经过最低点两次，则单摆的周期为：．根据单的周期公式可得：．代入数据解得：．
14．（1）ADE（3分） （2）（空2分）
（3）76.8cm（2分）
解析：（1）根据实验原理可知，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，只需让从同一位置释放，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）根据动量守恒定律表达式，以及平抛运动水平速度公式可得：．则根据即可判断证明动量守恒；若碰撞是弹性碰撞，系统的机械能也守恒，则有．即．
（3）根据以上动量守恒和机械能守恒可得，所以平抛运动射程ON的最大值为．
15．解：（1）根据临界角的定义有（2分）
（2）作出光路如图所示（2分）
由题意可知，光在半球面的入射角为；根据几何关系可得光在介质中运动的路程为
（2分）
光在介质中的速度为（1分）
光在介质中传播的时间（1分）
代入数据可得（2分）
16．解：（1）P点的振动位移随时间变化关系为，则振动周期为
（2分）
根据波形图可知简谐横波的波长为
该简谐横波的波速
（2分）
（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MN中点的距离为
（2分）
波峰、波谷位置的振动状态传播到MN中点的即离为
（2分）
经过的时间为
（2分）
解得：或（2分）
17．解：（1）P与Q碰撞前，P的速度为，由向心加速度表达式得：
代入数据得：（2分）
碰撞前后P的速度之比为5∶1，碰后P的速度为
（1分）
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，由动量守恒定神得：
代入数据解：，方向水平向右；（2分）
（2）由于m远大于小球P的大小，碰后P的速度较小，上升的高度较小，故小球P碰后做简谐运动，由单摆的周期公式得：
（1分）
小球P再次到平衡位置的时间为：
（1分）
联立解得：（2分）
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：
由牛顿第二定律得：
（1分）
联立解得：（2分）
由于，故在小球P再次到平衡位置的时间内，小球Q早已停下；
小球Q向右运动的过程中，设Q运动的距离为x，由动能定理得：
（1分）
解得：．（2分）
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
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
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20cm
C.第4s末质点的速度为零D.t=1s和t=3s两时刻，质点位移大小相等，方向相同
4.一束激光由光导纤维左端的中心点O以α=60°的入射角射入，在光导纤维的侧面以入射角θ=60°多次反射后，从另一端射出，已知光导纤维总长为60m，光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s.该激光在光导纤维中传输所经历的时间为
A.2×10-8sB.4×10-8sC.2×10-7sD.4×10-7s
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，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
6.两个振幅不等的相干波源S1、S2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ad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
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/s
B.该波的传播方向沿x轴正方向
C.在0～2s时间内，质点P的路程为1.2m
D.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
8.如图所示，质量为M=4kg的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R=1m的四分之一光滑圆弧轨道，BC段是长为L的粗糙水平轨道，两段轨道相切于B点.一质量为m=1kg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BC轨道，最后恰好停在C点，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g=10m/s2，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B过程中，滑块的机械能守恒
C.BC段长L=1m
D.全过程小车相对地面的位移大小为0.6m
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，小球做阳尼振动，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
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光相邻亮条纹的间距比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
11.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻波形如图所示，此时波刚好传到P点，t=0.3s时质点P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y轴负方向
B.该简谐横波的波速为10m/s
C.该简谐横波的频率为2.5Hz
D.该波在传播过程中遇到尺寸为1m的障碍物会发生明显的衍射现象
12.如图甲所示，质量为m=5.0kg的物体静止在倾角为37°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（t=10s后无推力存在）.已知物体与斜面之间的动摩擦因数μ=0.75，重力加速度g=10m/s2，则
A.物体运动的时间为12sB.t=5s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8m/s2D.在物体运动过程中推力的冲量为480N·s
三、非选择题：本题共5小题，共52分.
13.（6分）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）
14.（9分）怡萱同学在做“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、m2
B.测量小球m1开始释放高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.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）.
15.（10分）如图所示，半径为R、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A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B点（图上未标B点）射出.光在真空中的光速为c，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C的正弦值sinC；
（2）光束在介质中从A到B的传播时间t。
16.（12分）一列简谐横波在水平绳上沿x轴负方向传播，在t=0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xM=5m，xN=35m，xP=20m，从该时刻开始计时，P点的振动位移随时间变化关系为y=2cs（πt+π）cm.求：
（1）该简谐横波的波速v；
（2）t经过多长时间，质点M、N振动的速度大小相同.
17.（15分）如图，将小球P拴于L=1.2m的轻绳上，mP=0.15kg向左拉开一段距离释放，水平地面上有一物块Q，mQ=0.1kg.小球P于最低点A与物块Q碰掉，P与Q碰撞前瞬间向心加速度为1.6m/s2，碰撞前后P的速度之比为5：1，碰撞前后P、Q总动能不变.（重力加速度g取9.8m/s2，水平地面动摩擦因数μ=0.28）
（1）求碰撞后瞬间物块Q的速度vQ；（结果保留两位小数）
（2）P与Q碰撞后再次回到A点的时间内，物块Q运动的距离.（结果保留两位小数）
全国名校高二上学期《选择性必修第一册》模块测试·物理
参考答案、提示及评分细则
1．A 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．医院进行医学体检时用的“彩超”仪器，利用了超声波的多普勒效应，故B错误；C．“光导纤维”是利用了光的全反射原理，故C错误；D．绕过圆盘的光在阴影中心形成亮斑，称之为“泊松亮斑”，这是光产生衍射现象，故D错误，故选：A．
2．B 质量为m的小球以速度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，故动能的变化量为零；以小球碰前的速度为正方向，初动量为mv，末动量为，故动量的变化量为：，故B正确，ACD错误．故选：B
3．B A．由图读出周期为s，则频率为．故A错误，B．质点做简谐运动，在一个周期内通过的路程是4个振幅，，则在10s内质点经过的路程是．故B正确．C．在第4s末，质点位于平衡位置处，速度最大，加速度为零．故C错误．D由图看出，在s和两时刻质点位移大小相等，但方向相反．故D错误．故选：B．
4．D 由题意可知，光的入射角，由几何知识可知，折射角，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；，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．联立解得：，故ABC错误，D正确．故选：D．
5．D A．根据几何关系得，甲的摆长大于乙的摆长，摆角大于乙的摆角，所以甲的振幅大于乙的振幅．根据知，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，，，则，在摆动的过程中，机械能守恒，则甲摆球的机械能小于乙摆球的机械能，且甲摆球的最大重力势能小于乙摆球的最大重力势能，故D正确，B错误．C．根据机械能守恒定律得，因为甲球下降的高度大，则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．C 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．两列波的振幅不同，c点会在平衡位置上下振动，不可能一直处于平衡位置，故B错误；C．各质点都在自己的平衡位置上下振动，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，不会随波逐流，故D错误．故选C．
7．C A．由题可知，题中给出了波在2s时的波形图和质点P的振动图，则由乙读出该波的波长为m，由甲图读出周期为s，则波速为：，故A正确；B．由甲图可知s时刻，P质点的振动方向沿y轴正方向，在乙图中，根据“上坡下，下坡上”的规律可判断由该波的传播方向沿x轴正方向，故B正确；C．质点P不会随波向前传播，只是在平衡位置附近振动，故质点P的路程可由波的振幅表示，根据甲图可知，在0～2s时间内，质点P的路程为0.6m，故C错误；D．由上分析可得，这列简谐横波频率为：，则可判断该简谐波与另一列频率为0.25Hz的简谱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．D A．滑块在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B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C对点时，二者均静止．根据能量守恒有：，代入数据解得：m，故C错误；D．以向右方向为正，水平动量守恒有：，通过相同的时间有：．且有几何关系：．解得：，故D正确；故选：D．
9．AC 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．阻尼振动的振幅不断减小，但周期不随振幅减小面改变，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，故D错误．故选：AC．
10．AD A．由图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则冰晶对b光的折射率比对a光的折射率大，根据棱镜色散规律可知a光的频率比b光的频率低，故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，故B错误；C．由于，所以a光的波长大于b光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式，知用同一装置做双缝干涉实验时，a光条纹间距更大，故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，故D正确；故选：AD．
11．BCD A．分析波形图可知，波刚好传到P点，则质点的起振方向沿y轴正方向，故波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误．B．s时，质点P第一次到达负方向最大位移处，则振动了个周期，即，分析波形图可知，波长，则波速，故B正确．C．s，则，该简谐横波的频率为2.5Hz，故C正确．D．波长大于障碍物尺寸，可以发生明显的衍射现象，故D正确．故选：BCD．
12．CD A．图像的斜率，力F与t的关系式为．设经过时间t，物体速度为零，根据动量定理，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．代入数据解得，故B错误；C．刚运动时，，拉力N，合力沿斜面向上合力为．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．根据牛顿第二定律，最大加速度为，故C正确；D．图像的“面积”表示力F的冲量，在物体运动过程中推力的冲量为，故D正确．故选：CD．
13．（1）20.034 20.027 （2）大于 （3）82.5 1.82 9.83（每空1分）
解析：（1）螺旋测微器的分度值为0.01mm，需要估读到分度值的下一位，则图中的读数为：．因此摆球的直径为：．
（2）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）根据几何关系可知，摆长为：．一次全振动过程中单摆经过最低点两次，则单摆的周期为：．根据单的周期公式可得：．代入数据解得：．
14．（1）ADE（3分） （2）（空2分）
（3）76.8cm（2分）
解析：（1）根据实验原理可知，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，只需让从同一位置释放，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）根据动量守恒定律表达式，以及平抛运动水平速度公式可得：．则根据即可判断证明动量守恒；若碰撞是弹性碰撞，系统的机械能也守恒，则有．即．
（3）根据以上动量守恒和机械能守恒可得，所以平抛运动射程ON的最大值为．
15．解：（1）根据临界角的定义有（2分）
（2）作出光路如图所示（2分）
由题意可知，光在半球面的入射角为；根据几何关系可得光在介质中运动的路程为
（2分）
光在介质中的速度为（1分）
光在介质中传播的时间（1分）
代入数据可得（2分）
16．解：（1）P点的振动位移随时间变化关系为，则振动周期为
（2分）
根据波形图可知简谐横波的波长为
该简谐横波的波速
（2分）
（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MN中点的距离为
（2分）
波峰、波谷位置的振动状态传播到MN中点的即离为
（2分）
经过的时间为
（2分）
解得：或（2分）
17．解：（1）P与Q碰撞前，P的速度为，由向心加速度表达式得：
代入数据得：（2分）
碰撞前后P的速度之比为5∶1，碰后P的速度为
（1分）
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，由动量守恒定神得：
代入数据解：，方向水平向右；（2分）
（2）由于m远大于小球P的大小，碰后P的速度较小，上升的高度较小，故小球P碰后做简谐运动，由单摆的周期公式得：
（1分）
小球P再次到平衡位置的时间为：
（1分）
联立解得：（2分）
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：
由牛顿第二定律得：
（1分）
联立解得：（2分）
由于，故在小球P再次到平衡位置的时间内，小球Q早已停下；
小球Q向右运动的过程中，设Q运动的距离为x，由动能定理得：
（1分）
解得：．（2分）
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