2024年高中物理新教材选择性必修第一册 模块综合试卷（一）

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。

I.如图所示，水平弹簧振子在N、8两点之间做简谐运动，平衡位置为。点，C、。两点分

别为CU、08的中点。下列说法正确的是（）

|wwwwwvj^

，〃〃〃〃〃〃〃〃/〉/万〃'〃»〃〃，/〃/，/〃/力/

ACODB

A.振子从/点运动到C点的时间等于周期的;

B.从。点到8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。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/点运动到。点的时间等于周期的1,因振子从/到C的时间大于从。到。

4

的时间，可知振子从/点运动到C点的时间大于周期的1,选项A错误；从。点到2点的过

8

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。点和。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/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/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7=2兀周期

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P。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a=45。，6=60。，真空中光速c

3X

10sm/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■光束的折射率为他

C.OW光线在该玻璃柱体中传播的速度为3义1（）8m/s

D.若将。m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P。方向射入时光线的折射角较大，由折射定律可知玻璃柱体对

光线的折射率较小，根据/=《，可得（W光线在玻璃柱体内的传播速度较大，因为通过的距

n

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

对光束的折射率为〃=血*-=也，根据/=’得普■m/s=108m/$,B、C

sin30°n也2

错误；由光路可逆可知，光线从〃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1kg的物块在水平力厂的作用下由静止开始在水平地面上做直

线运动，尸与时间/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=10m/s2。则（）

-F/N

4---------1

।

°'2;4';6

-4[--------J----------1

A.4s时物块的动能为零

B.6s时物块回到初始位置

C.3s时物块的动量为12kg-m/s

D.0〜6s时间内厂对物块所做的功为20J

答案A

解析物块与地面间的摩擦力为

Ff=jumg=2N

对物块在0~3s时间内由动量定理可知

(F-Ff)ti=m%,

代入数据可得％=6m/s,

3s时物块的动量为p=m%=6kgm/s,故C错误；

设3s后经过时间打物块的速度减为0,由动量定理可得-(/+a迫=0-冽%

解得/2=1S

所以物块在4s时速度减为0,则此时物块的动能也为0,故A正确；

在0〜3s时间内，对物块由动能定理可得

(F-或阳=；加%2,解得=9m

3~4s时间内，对物块由动能定理可得

-(F+Ff)X2=0—;冽/2,角箪得%2=3m

Z7-Z7

4~6s时间内物块开始反向运动，物块的加速度大小为a=-------=2m/s2

m

发生的位移大小为=~at^=4m<xi+X2

2一

即6s时物块没有回到初始位置，故B错误；

物块在6s时的速度大小为区=Q/3=4m/s

0~6s时间拉力对物块所做的功为

W=Fx\-FX2+FX3=40J,故D错误。

5.如图，某次冰壶比赛，甲壶以速度片与静止的乙壶发生正碰。已知冰面粗糙程度处处相同,

两壶完全相同，从碰撞到两壶都静止，乙的位移是甲的9倍，则()

甲。。乙

________

A.两壶碰撞过程无机械能损失

B.两壶碰撞过程动量变化量相同

C.碰撞后瞬间，甲壶的速度为一

4

D.碰撞后瞬间，乙壶的速度为两

答案C

解析两壶碰后在冰面上滑行，贝”有a=31g=〃g,两壶完全相同，从碰撞到两壶都静止，乙

m

的位移是甲的9倍，设碰后两壶的速度分别是％和⑸根据0-l^=-2ax,得%：刈=1：3,

根据动量守恒定律得加刈=解得H=—，V1=——,C正确，D错误；两壶碰撞过

44

111?

程机械能的变化量为AE=-〃?#+-〃?—m盾=-----ml4)2,机械能有损失，A错误；动量的

22216

变化量是矢量，两壶碰撞过程动量变化量大小相同，但方向相反，B错误。

6.(2022•重庆市巴蜀中学月考)一列波长大于3.6m的简谐横波沿直线方向由。向6传播，a、

6两质点的平衡位置相距6m,a,6两质点的振动图像如图所示。由此可知()

A.3s末°、6两质点的位移相同

B.该波的波速为2m/s

C.该波的波长为4m

D.该波由。传播到6历时1.5s

答案B

解析由题图可知，3s末a、b两质点的位移不同，一个在波谷，一个在平衡位置，故A错误；

由题图可知,波的周期为T=4s,质点a的振动传到6用时/=3s+〃以”=0,1,2,,,,),则该波的波

8694.

速为，=-=----m/s(w=0,1,2,…)，该波的波长为力="=-----m(«=0,1,2,…)，根据题意，

/3+4〃'3+4〃'

波长大于3.6m,贝口〃只能取0,故f=3s,(/=2m/s,A=8m,故B正确，C、D错误。

7.若羽毛球以某一水平初速度击中静止在水平地面的纸箱，使其瞬间卡在纸箱侧壁上，发现

羽毛球与纸箱一起滑行的距离为乙已知羽毛球的质量为5g,纸箱的质量为2.495kg,纸箱

与地面的动摩擦因数〃=0.1，滑行距离£=2cm,重力加速度g取10m/s2。则羽毛球击中纸

箱的初速度是()

A.0.1m/sB.1m/s

C.10m/sD.100m/s

答案D

解析设羽毛球击中纸箱的初速度为-羽毛球刚击中纸箱与纸箱一起滑行的速度为1/,

由动量守恒定律可得加/=(，*+〃)/,羽毛球与纸箱一起滑行时，由动能定理可得0-3加

+2=-ii(m+M)gL,解得/=100m/s,故选D。

8.如图所示，一轻弹簧竖直放置，两端分别固定物体B和C,此时B、C处于静止状态，O

点是弹簧处于原长时物体B上表面所处的位置，B、。间距离为X。把一物体A从静止释放,

释放时A、B之间的距离为九物体A和物体B的质量均为相，发生碰撞后粘在一起向下运

动（以后不再分开），压缩弹簧然后上升到最高点时，物块B的上表面刚好到达。点，。、D

之间距离也为x,重力加速度为g,物体C始终静止，下列说法正确的是（）

A.碰撞后瞬间物体B的速度为质

B.运动到。点时，A、B之间弹力不为零

C.物体C的质量可能等于加

D.力和x的关系满足/?=4x

答案C

解析由运动学公式得碰撞前物体A的速度刈=根据动量守恒定律有=2加入得

碰撞后瞬间物体A、B的速度为z=1^2gA,故A错误；。点是弹簧原长位置，所以运动到O

点时，A与B系统仅受重力作用，加速度为重力加速度g,所以A、B之间弹力为零，故B

错误；A与B碰撞前，B处于平衡状态，对B由平衡条件得mg=依，因为C始终静止，当

运动至。点时，。、。之间距离也为x,由胡克定律可知弹簧的弹力等于物体B受到的重力，

所以物体C的质量要大于或等于机，故C正确；A、B碰撞后到A、B系统运动到。点过程，

根据能量守恒定律有3义2/展=4〃zgx,解得〃=8x,故D错误。

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.下列有关光现象的说法中正确的是（）

A.无影灯是利用光的衍射原理

B.刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象

C.水的视深比实际深度浅是光的全反射现象

D.光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大

答案BD

解析无影灯是利用光的直线传播原理，故A错误；刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的

衍射现象，故B正确；水的视深比实际深度浅是光的折射现象，故C错误；光导纤维内芯材

料的折射率比外套材料的折射率大，故D正确。

10.（2022・山东临沐第一中学期中）如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，P是平衡位

置为x=lm处的质点，0是平衡位置为x=4m处的质点，若质点。相继出现两个波峰的时

间间隔为4s,则下列说法正确的是（）

A.该波的传播速度12m/s

B.从图示计时，若P质点比。先到达波峰，则波的传播方向沿x轴正向

C.P、0两质点的振动方向总是相反

D.若波沿x轴负向传播，从图示位置开始计时，至少再经过1.75s,P、。两质点的位移才

能相同

答案AD

解析该波的周期等于质点。相继出现两个波峰的时间间隔T=4s,由题图知波长Jt=8m,

所以波速为Z=1=2m/s,A正确；从题图所示时刻开始计时，若P质点比。先到达波峰，

说明此时质点尸正向上运动，波的传播方向沿x轴负向，B错误；由题图可知，尸与。之间

的距离不等于半个波长，所以P与。两个质点振动的方向不总是相反，C错误；若波沿x轴

负向传播，在。点右侧相距3m,位移相同的两质点的振动形式分别传播到尸、。时，尸、。

的位移相同。距离。点最近的分别是4.5m、7.5m,即当7.5m处质点的振动形式传播到0

点时，3.5m处质点的振动形式刚好传播到P点，此时尸、。两质点的位移第一次相同，用时

XA

t=~=1.75s,D正确。

11.现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料制成，如图所示，其截面45C为直角三角形，ZACB

=30。。现有一条光线沿着截面从4C边上的。点以45。的入射角射入工件，折射后到达5C

边发生全反射，垂直边射出。已知CO=/c=1,下列说法正确的是（）

A.光线在NC边的折射角为30。

B.该透明玻璃的折射率为2

C.该光线在透明玻璃材料中发生全反射的临界角为45°

D.光线在8C边的入射角为30。

答案AC

解析画出光路图，如图所示，由图中几何关系可知光线在/C边的折射角为30。，故A正

确；光线在。点的入射角为45。，折射角为30。，由折射定律有〃=晅筌=/，故B错误；

sin30°

由sinC=1，可得发生全反射的临界角C=45。，故C正确；根据图中几何关系可知，光线在

n

BC边的入射角为60°,故D错误。

12.如图所示，物体A、B的质量分别为加、2m,物体B置于水平面上，B物体上部半圆形槽

的半径为凡将物体A从圆槽的右侧最顶端由静止释放，一切摩擦均不计，重力加速度为g。

则下列说法正确的是（）

-----QA

:

B

A.A不能到达B圆槽的左侧最IWJ点

B.B向右匀速运动

C.A运动到圆槽最低点的速率为心

D.B向右运动的最大位移大小为义尺

3

答案CD

解析物体A、B组成的系统在水平方向上动量守恒，当A到达左侧最高位置时速度为零，

此时B的速度也为零；由机械能守恒定律可知，A能到达B圆槽的左侧最高点，故A错误;

物体B向右先加速后减速，减速到零之后又向左先加速后减速，即做往返运动，故B错误；

由于水平方向上动量守恒，所以有加以-2冽%=0,即幺=2%,物体A运动到圆槽的最低

11Q

点的运动过程中，A、B整体机械能守恒，^l7mgR=-mkA2+-X2m=-mkA2,解得以=

224

yJ^R,故C正确；物体A、B在水平方向上的最大位移之和为2R,由于A的速度总是B

的2倍，所以A的位移也是B的2倍，则B向右运动的最大位移大小为XB=2RX1=ZR,故

33

D正确。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.（6分）某物理兴趣小组利用如图所示的装置验证动量守恒定律。并进行如下的实验操作：

组装好实验器材，将小球1由图中的挡板处静止释放，记录小球1在竖直挡板上的撞击点；

将直径相等的小球2放在导轨的末端（小球1的质量大于小球2的质量），记录在竖直挡板上

的水平投影点。；然后将小球1由挡板处静止释放，记录小球1、小球2在竖直挡板上的撞

击点。回答下列问题：

⑴小球1与小球2相碰后，两球撞在竖直挡板上得到痕迹，其中小球1碰后撞在木板上的

（填“°”“6”或%”）点。

（2）为了完成实验的验证，需要测量的物理量有o（填字母）

A.小球的直径4

B.小球1、小球2的质量“21、加2

C.轨道末端与竖直挡板之间的距离x

D.图中a、b、C三点到。点的距离瓦、①、h3

（3）若两球碰撞过程动量守恒，则关系式成立。（用需要测量的物理量的符号表示）

答案（l）c（2）BD（3）贽=詈+瓷（每空2分）

w7心弋hi

解析（i）由题图可知，两个小球打在竖直挡板上，由于三次碰撞的水平位移大小相等，则可

知水平速度越大，竖直方向下落的高度越小，由碰撞规律可知，碰后被碰小球的速度最大，

则碰后小球2下落的高度最小，而碰后入射小球的速度最小，其下落的高度最大，由此可知

碰后小球1在竖直挡板上的碰撞点为c点;

（2）根据平抛运动规律可知，下落时间小

则可知速度

碰前小球1的速度大小为14=

碰后小球1.小球2的速度分别为口=

若两球碰撞过程动量守恒，则应有=7〃1匕+“22%

由以上整理得偿=半+半,

辿2Wylhi

因此需要测量小球1、小球2的质量冽1、加2及图中。、b、。三点到。点的距离〃1、〃2、〃3,

选项B、D正确。

U4士冽1冽1,加2v二

⑶若两球碰撞过程动量守恒,则关系式-j==一尸+一尸成乂。

yJtl2、加7fli

14.(6分XD如图所示，用插针法测定玻璃被折射率的实验中，下列说法中正确的是

A.若尸1、Pi的距离较大，通过玻璃砖会看不到B、尸2的像

B.为减小测量误差，尸1、P2的连线与法线NM的夹角应尽量小些

C.为了减小作图误差，尸3和尸4的距离应适当取大些

D.若P1、尸2的连线与法线MV'夹角较大，有可能在仍'面发生全反射，所以在仍'一

侧就看不到P、22的像

(2)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线

如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是=

答案(1)C(2)1.5(每空3分)

解析(l)Pi、Pi的距离较大，通过玻璃砖仍然可以看到Pi、己的像，A错误；

为减小测量误差，入射角应适当大一些，即Pi、尸2的连线与法线MV'的夹角应尽量大些，

B错误；为了减小作图误差，尸3和尸4的距离应适当大些，C正确；由几何知识可知，光线

在上表面的折射角等于在下表面的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定会从下表面射

出，折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射，D错误。

(2)由折射率公式有n=网的

sin,

代入数据，可得〃=1.5。

15.(8分X2022・贵州高二期中)一列简谐横波在某介质中沿x轴传播，在/=0时的波形如图

中实线所示，经加=0.2s后的波形如图中虚线所示，已知该波的周期7>0.2s。

y/cm

:n一

u0.2Q：40A0.8lW.2^/m

-2

(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=0.6m处的质点在，=2.25s时刻的位移方

答案（l）2m/s或4m/s（2）—2cm

解析（1）由题意，若该波沿x轴正方向传播，贝I%=m/s=2m/s（2分）

若该波沿x轴负方向传播，贝I/=生2=婚m/s=4m/s（2分）

0.2

丸j

（2）该波沿x轴正方向传播，周期为T=—=js=0.6s（l分）

%2

，=0时刻，处于x=0.6m的质点在平衡位置，速度方向沿〉轴正方向，该质点振动时间

，=2.25s=3T+jT（2分）

故T=2.25s时亥h该质点处于波谷，其位移为>=-2cm。（1分）

16.（10分）如图，在固定的水平杆上，套有质量为加=1kg的光滑圆环，长为£=0.5m的轻

绳一端拴在环上，另一端系着质量为1.9kg的木块，木块可视为质点，现有质量为冽o=

0.1kg的子弹以大小为k=10m/s的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度g=

10m/s2o

m

（G-----）

4）「I

mn0>!M|

（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）0.5m/s（2）31N

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M，则有

mo/=（%o+M）i/（2分）

解得：（/=0.5m/s（l分）

（2）子弹射入木块后，子弹与木块一起做圆周运动，则有

[/2

FT-（mo+M）g=（mo+M）------（2分）

L

代入数据解得，轻绳对子弹与木块的拉力大小为：Fr=21N（l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=31N（2分）

由牛顿第三定律可得，环对轻杆的压力大小为31N。（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,

左边是半径为尺的半圆，右边是直角三角形CDE,/DCE=60。。/点发出一细光束从2点

射入元件后与/。平行（。为半圆的圆心，CO为直径，N。与CD垂直）。已知玻璃的折射率

为也，5点到/。的距离为上真空中的光速为,。求:

（1）入射光线AB与AO的夹角a；

（2）作出光线从8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）“陋

C

解析（1）（2）光路图如图（2分）

R

由sinr=2=-（l分）

R2

得折射角r=30°（l分）

由折射定律得

sin_z八、

n=---（z1分）

sinr

得，=45。（1分）

由几何关系得a=z-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：

sinC=~（1分）

n

得。=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。光线在面上

的入射角为30。，能射出元件