期末模块综合测试题 高中物理 (人教版2019选择性必修第一册)

2021—2022学年高二期末模块综合测试题【02卷】
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分 命题范围：选择性必修第一册）
第Ⅰ卷（选择题 共43分）
一．选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求
1．（2022·江苏·泰州中学高二阶段练习）下列说法正确的是（ ）
A ．由质点简谐运动的图像可知质点振动的振幅和频率
B ．两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样
C ．单摆的振动周期与摆球质量和振幅有关
D ．机械波从一种介质传播到另一种介质时，频率变化，速度变化
【答案】A
【解析】A ．质点的简谐运动的图像是x -t 图像，则max x 等于振幅，频率1f T =,A 正确； B ．两列水波只有频率相等时，在水面上相遇叠加时，才能发生干涉现象，B 错误； C ．根据单摆的振动周期公式2L T g
=可知，与摆球质量和振幅无关，C 错误； D ．由于机械波的波速与介质有关，而频率与波源有关，所以机械波从一种介质传播到另外一种介质是，波速改变，而频率不变，D 错误。

故选A 。

2．（2022·江苏·泰兴市第一高级中学高二阶段练习）以下关于物理常识，描述正确的是（ ） A ．白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带，属于衍射现象
B ．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
C ．光的振动方向与偏振片的透振方向平行时，光完全不能通过偏振片
D ．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
【答案】B
【解析】A ．白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带属于光的色散，A 错误； B ．激光全息照相是利用了激光相干性好，获得两频率相同的光，从而进行光的干涉，B 正确；
C.光的振动方向与偏振片的透振方向垂直时，光完全不能通过偏振片，C 错误； D ．产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致接收到的波的频率发生变化，D 错误。

故选B 。

3．（2022·江苏·泰州中学高二阶段练习）如图所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，其中A 、E 摆长均为l ，先让A 摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则下列说法正确的是（ ）
A ．
B 、
C 、
D 三摆振动周期跟A 摆不同
B ．其他各摆振动的振幅大小不完全相同，E 摆的振幅最大
C ．其他各摆振动的振幅大小相同
D ．B 、C 、D 三摆振动的振幅大小不同，D 摆的振幅最大
【答案】B
【解析】A ．B 、C 、D 三摆做受迫振动，振动周期跟A 摆相同，A 错误；
BCD ．其他各摆做受迫振动，摆长与A 摆越相近，固有频率与A 摆振动频率越接近，振幅
越大，
E 摆的固有频率等于A 摆的固有频率，E 摆发生共振，振幅最大，B 正确，CD 错误。

故选B 。

4．（2022·重庆巴蜀中学高三阶段练习）一列简谐横波沿x 轴传播，图甲是 1.0s t =时的波形图，图乙是 1.0m x =处质点的振动图像，a 、b 质点在x 轴上的平衡位置分别为0.5m a x =、2.5m b x =，下列说法正确的是（ ）
A ．波沿x 轴负方向传播
B ．波的传播速度为0.5m /s
C ． 1.5s t =时，a 、b 两点的速度和加速度均等大反向
D ．从 1.0s t =到 1.5s t =质点a 的路程为10cm
【答案】C
【解析】A ．由图乙可知，1s t =时刻质点速度向上，由波形平移法可知，这列波沿x 轴正方向传播，故A 错误；
B ．由图知4m λ=，2s T = 则波速为2m/s v T λ
==B 错误；
C ．a 、b 质点在x 轴上的平衡位置分别为0.5m a x =， 2.5m b x =，则 2.5m 0.5m 2m ab x =-=
可知a、b相距半个波长，故此两点为反相点，a、b两点的速度和加速度均等大反向，C正确；
D．从1.0s到1.5s，质点a经过1
4
个周期，经过的路程
1
410cm10cm
4
s<⨯⨯=，D错误；故选
C。

5．（2022·浙江·吴兴高级中学高二阶段练习）如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示内疏外密的同心圆环状条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（）
A．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．若凸透镜的曲率半径增大，则会造成相应条纹间距减小
D．若照射单色光的波长增大，则会造成相应条纹间距减小
【答案】B
【解析】AB．凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，故A错误，B正确；
C．若平薄凸透镜的圆弧面曲率半径增大，则空气膜厚度变小，圆环状干涉条纹的间距将变大，故C错误；
D．若照射单色光的波长增大，则会造成相应条纹间距增大，故D错误。

故选B。

6．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动，两球质量关系为m A＝2m B，规定向右为正方向，A、B两球的动量大小均为6 kg·m/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为，则（）
A．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
B．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
C．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
D．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
【答案】C
【解析】BD ．光滑水平面上大小相同，A 、B 两球在发生碰撞，规定向右为正方向，由动量守恒可得
A B p p ∆=-∆
由于碰后A 球的动量增量为负值，所以右边不可能为A 球，左边是A 球，BD 错误； AC ．若是A 球则动量的增量应该是正值，因此碰后A 球的动量为2kg·m/s ，所以碰后B 球的动量是增加的，为10kg·m/s ，由于两球的质量关系为A B 2m m ＝
那么碰撞后A 、B 两球速度大小之比为1∶10，A 错误，C 正确。

故选C 。

7．（2022·河南·夏邑第一高级中学高二阶段练习）如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为2m 和m 的A 、B 两滑块，它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧，由于被一根细绳拉着而处于静止状态。

当剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下列说法正确的是（ ）
A ．两滑块的动能之比:2:1kA k
B E E =
B ．两滑块的动量大小之比:2:1A B P P =
C ．弹簧对两滑块的冲量大小之比1::1A B I I =
D ．弹簧对两滑块做功之比:1:1A B W W =
【答案】C
【解析】A ．根据动量守恒定律得2A B mv mv =
解得2A B v v = 两滑块的动能之比2211:2:1:222
kA kB A B E E mv mv =⋅=,A 错误； B ．两滑块的动量大小之比为1::1A B P P =,B 错误；
C ．弹簧对两滑块的冲量大小之比::1:1A B A B I I P P ==,C 正确；
D ．弹簧对两滑块做功之比2211:2:1:22:2
kA kB A A B B E E W m mv W v =⋅==,D 错误。

故选C 。

二．多选题（本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

）
8．（2022·福建·寿宁县第一中学高二阶段练习）如图所示是一弹簧振子在水平面内作简谐运动的x -t 图像，则下列说法正确的是（ ）
A ．1t 时刻和2t 时刻该振子具有不同的动能
B ．2t 到1.0s 时间内加速度变小，速度减小
C ．弹簧振子的振动方程是0.10sin x t π=（m ）
D ．2t 数值等于4倍的1t 数值
【答案】AC
【解析】A.t 1时刻和t 2时刻振子的位移相同，则速度大小相同，则具有相同的动能，选项A 正确；
B ．t 2到1.0s 时间内位移逐渐减小，则回复力减小，加速度变小，但是速度增加，选项B 错误；
C ．因为2=rad/s T
πωπ= 则弹簧振子的振动方程是x ＝0.10sin πt （m ）,选项C 正确；
D ．由数学知识可知，t 2数值等于5倍的t 1数值，选项D 错误。

故选AC 。

9．（2022·河北·石家庄二中实验学校高二阶段练习）如图所示为半圆形的玻璃砖，C 为AB 的中点，OO ′为过C 点的AB 面的垂线，a 、b 两束不同频率的单色可见细光束垂直AB 边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB 面上入射点到C 点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P 点，以下判断正确的是（ ）
A ．在半圆的玻璃砖中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度
B ．a 光的频率大于b 光的频率
C ．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a 光的较大
D ．若a 、b 两束光从同一介质射入真空过程中，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角
【答案】ACD
【解析】AB ．由图分析可知，玻璃砖对b 束光的偏折角大于对a 束光的偏折角，根据折射定律得知，玻璃砖对b 束光的折射率大于对a 束光的折射率，b 光的频率大于a 光的频率，由c v n
=
得到，a 光在玻璃砖中的速度大于b 光的传播速度。

故A 正确，B 错误。

C ．根据x L d λ
∆=
干涉条纹的间距与波长成正比，a 光的频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a 光的较大。

故C 正确。

D ．由公式1sin C n
= 分析得知，a 光的折射率n 小，则a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角。

故D 正确。

故选ACD 。

10．（2022·福建省武平县第一中学高三阶段练习）如图所示，将一质量M 、半径为R 的光滑半圆形槽静置于光滑水平面上，今让一质量为m 小球自左侧槽口从A 点静止开始落下，则以下结论中正确的是（ ）
A ．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统机械能守恒
B ．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒
C ．小球到达右边最高点时，小球通过的水平位移是
2MR M m + D ．小球到达右边最高点时，小球通过的水平位移是
2mR M m
+ 【答案】ABC
【解析】A ．小球在半圆槽内运动的全过程中，地面和圆弧面光滑，只有小球的机械能与半圆槽的机械能之间相互转化，球与半圆槽构成的系统机械能守恒，A 正确；
B ．小球在半圆槽内运动的全过程中，地面光滑，小球与半圆槽组成的系统在水平方向所受的合外力为零，小球与半圆槽在水平方向动量守恒，B 正确；
CD ．小球到达右边最高点时，小球和圆槽通过的水平位移大小分别为x 、y ，如图所示
小球和圆槽组成的系统在水平方向上动量守恒，在运动过程中小球和圆槽在任意时刻的水平速度满足
m M mv Mv =
则有mx My =
根据位移关系可得2x y R += 解得2mR y M m =
+ 2MR x m M
=+ 小球到达右边最高点时，小球通过的水平位移是2MR M m
+，C 正确，D 错误。

故选ABC 。

第Ⅱ卷 （非选择题 共57分）
三、非选择题（共57分，解答题应写出必要的文字说明、方程式或重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

）
11．（6分）（2022·河北石家庄·高二期末）某同学利用如图甲所示装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。

（1）下列说法正确的是________；
A ．若仅将蓝色滤光片换成红色滤光片，则相邻干涉条纹间距变宽
B ．若仅将单缝向双缝移动一小段距离，则相邻干涉条纹间距变宽
C ．若仅增大双缝问的距离，则相邻干涉条纹间距变窄
D ．若去掉滤光片。

则干涉现象消失
（2）实验中，选用红色滤光片测量红光的波长，测得双缝间的距离2d =mm ，双缝与屏之间的距离为0.80L =m ，通过测量头观察第1条亮条纹的读数为3.645mm ，观察第6条亮条纹的位置如图乙所示，其读数为________mm 。

由此求得红光的波长为________m （计算结果保留三位有效数字）。

【答案】 AC 4.945（4.942～4.947之间均给分） 76.5010-⨯（776.4910 6.5110--⨯⨯～之间均给分）
【解析】（1）[1]A.相邻两亮条纹间距l x d
λ∆=,蓝光波长小于红光波长, 将蓝色滤光片换成红色滤光片，则相邻干涉条纹间距变宽,A 正确;
B.条纹间距与单缝和双缝间的距离无关, B 错误;
C.相邻两亮条纹间距l x d
λ∆=,双缝间距变大,条纹间距变小, C 正确; D.光源发出的光如果不是单色光,去掉滤光片,仍能发生干涉现象,是复色光的干涉, D 错误;故选AC 。

（2）[2] 4.5mm+44.5⨯0.01mm=4.945mm
[3]由题图可知,条纹间距610.265x x x -∆=
=ｍｍ,双缝与屏之间的距离为0.80L =m, 双缝间的距离2d =mm,由l x d λ∆=,得xd l
λ∆＝ 代入数据得76.510λ-=⨯m
12．（9分）（2022·河北石家庄·高二期末）某同学用如图甲所示的装置通过A 、B 两球的碰撞来验证动量守恒定律。

先将A 球从斜槽轨道上某点由静止释放，在水平地面的记录纸上留下压痕，重复实验多次，记下落地点为P ；再把同样大小的B 球放在斜槽轨道水平段的最右端，让A 球仍从同一位置由静止释放，和B 球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置，重复实验多次，记下落地点为M 、N ，图中O 点为斜槽轨道水平段的最右端悬挂的重锤线所指位置。

（1）为完成此实验，以下所提供的器材中必需的是________；
A ．直尺
B ．打点计时器
C ．天平
D ．秒表
（2）实验中需要满足的条件是________。

A ．轨道必须光滑
B ．两球材质必须相同
C ．A 球的半径必须大于B 球的半径
D ．A 球的质量必须大于B 球的质量
（3）经测定。

A 、B 两球的质量分别为50.0A m =g 、8.0B m =g ，小球落地点的位置距O 点的距离如图乙所示。

利用此次实验中测得的数据计算碰撞前的总动量p 与碰撞后的总动量p '的比值为________（结果保留三位有效数字）。

（4）实验中，对产生误差的主要原因分析正确的是________；
A ．碰撞前入射小球的速度方向与碰撞后两小球的速度方向不在同一直线上
B ．轨道的倾斜部分不光滑，与入射小球存在摩擦力作用
C ．没有测量小球平抛下落的高度算出具体的平抛时间
【答案】 AC D 1.03 A
【解析】（1）[1]由碰撞过程动量守恒可得0A A A B B m v m v m v =+
根据平抛运动0OP v t =
A OA v t =
B OM v t =
整理可得A A B m OP m OM m ON =+
可知需要测量小球的质量，测量平抛运动水平位移，所以需要天平和直尺，故AC 正确，BD 错误。

（2）[2]A ．只需要保证每一次到轨道末端速度相等即可，不需轨道光滑，故A 错误； BCD ．为了发生对心碰撞，需要两球直径相等，为了保证小球A 碰后不反弹，需要A 球的质量必须大于B 球的质量，不必要求材质一样，故D 正确，BC 错误；
（3）[3]由（1）可知，可以用质量与水平方向位移的乘积表示动量，可得碰撞前
0.0500.45kg m 0.0225kg m A p m OP =⋅=⨯⋅=⋅
碰撞后'(0.0500.3480.0080.5450)kg m 0.02176kg m A B p m OM m ON =⋅+⋅=⨯+⨯⋅=⋅ 则'
1.03p p ≈ （4）[4]A ．碰撞前入射小球的速度方向与碰撞后两小球的速度方向不在同一直线上，导致前后动量不同，故A 正确；
B ．轨道的倾斜部分不光滑，仅影响碰撞前速度，不影响碰撞过程，故B 错误；
C ．做平抛运动的时间都相等，不必测量，故C 错误。

13．（12分）（2022·广东·广州市第二中学高二阶段练习）一列沿x 轴负方向传播的简谐横波，在t =0时刻的波形图如图所示，此时坐标为（1，0）的质点刚好开始振动，P 质点的坐标为（3，0）。

在t 1=0.6 s 时刻，P 质点首次位于波峰位置，Q 点的坐标是（3-，0）。

从t =0时刻开始计时，求：
（1）这列波的传播速度；
（2）若经t 2时间Q 质点第一次到达波谷，求t 2；
（3）3 1.5s t =时质点P 的路程。

【答案】（1）0.05 m/s ；（2）1.4s ；（3）(3222)cm -
【解析】（1）由波形图可知，波长4cm 0.04m λ==
由于波沿x 轴负方向传播，根据波形平移法知t =0时刻P 点向下振动，经过34
个周期首次到达波峰位置，由此可知3 0.6s 4
=T 得0.8s T =
故波速为 0.04m/s 0.05m/s 0.8
v T λ
=== （2）因波长为4cm λ=，故经过一个周期T 机械波刚好传播到Q 点，根据传播方向可知Q
点的向y 轴正方向振动。

质点Q 再经34T 的时间到达波谷，因此23 1.4s 4⎛⎫=+= ⎪⎝⎭
t T T （3）根据波形图和起振方向，易得P 质点的振动方程为54sin 2
π=-y t 371.5s ?8
==+t T T 将7 8=t T 代入振动方程，得74sin 22cm 4
π=-=y 故质点P 的路程为4A 3A A (3222)cm =++-=-s y
14．（2022·河北·高三学业考试）如图甲是倾角37θ=︒、长2m L =的斜面，将质量1kg m =、可看作质点的小物块由斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数μ随物块到斜面顶端的距离x 变化如图乙所示，其函数关系为一次函数。

重力加速度210m/s =g ，sin370.6︒=，cos370.8︒=。

求：
（1）物块滑到斜面底端时的加速度大小；
（2）物块在斜面上滑行时间约为t =1.3s ，求物块所受摩擦力的冲量大小。

【答案】（1）21.2m/s ；（2）(7.822N s -⋅
【解析】（1）由图象可知当物体滑到斜面底端2m x =时0.6μ=，
由牛顿第二定律有sin cos mg mg ma θμθ-= 解得2sin cos 1.2m/s mg mg a m θμθ-== （2）设物块在斜面顶端的动摩擦因数为0μ，对物块下滑过程运用动能定理有
201sin cos 022
mgL mgL mv μμ
θθ+-=- 解得22m/s v =
对下滑过程运用动量定理有sin 0mgt I mv θ-=- 解得(7.822N s I =-⋅
15．（2022·安徽省舒城中学高二阶段练习）一轻质弹簧，两端连接两滑块A 和B ，已知m A =0.99kg ，m B =3kg ，放在光滑水平桌面上，开始时弹簧处于原长，现滑块A 被水平飞来的
质量为m C =10g ，速度为800m/s 的子弹击中，且子弹立即留在滑块A 中，如图所示，试求：
（1）子弹击中滑块A 后瞬间，子弹和滑块A 的共同速度多大；
（2）运动过程中弹簧的最大弹性势能；
（3）当滑块A 的速度大小为1m/s 时，弹簧的弹性势能。

【答案】（1）8m/s ；（2）24J ；（3）23.3J 或18J
【解析】（1）子弹击中滑块A 的过程，子弹与滑块A 组成的系统动量守恒，子弹与A 作用过程时间极短，B 没有参与，速度仍为零m C 0v =（m C +m A ）v A 解得08m/s C A C A m v v m m ==+ （2）对子弹、滑块A 、B 和弹簧组成的系统，A 、B 速度相等时弹性势能最大，根据动量守恒定律和功能关系可得0()C C A B m v m m m v =++ 解得02m/s C C A B
m v v m m m ==++
则弹性势能为()()22p 1124J 22
C A A C A B E m m v m m m v =+-++= （3）当滑块A 的速度大小为1m/s ，且与滑块B 同向时，由动量守恒定律011()C A C A B B m v m v m v m +=+ 解得17m/s 3
B v = 弹簧的弹性势能()()222p11111123.3J 222
C A A C A A B B E m m v m m v m v =
+-+-= 当滑块A 的速度大小为1m/s ，且与滑块B 反向时，由动量守恒定律022()C A C A B B m v m v m m v =-++
解得23m/s B v = 弹簧的弹性势能()()222p12211118J 222
C A A C A A B B E m m v m m v m v =
+-+-=。