05 模块综合测评(Word课后习题)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册学生用书（人教版）

模块综合测评 (本试卷满分100分,考试时间75分钟) 一、单项选择题(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.工厂测机器转速可用一种振动式转速计,它是由十几个安装在同一支架上的钢片做成,每个钢片的固有频率都不相同.使用时,将振动式转速计固定在机器的某个位置,受机器转动的影响,钢片会跟着振动,通过比较钢片的振动情况可知机器的转速.下列说法正确的是 (　) A.机器工作时钢片的振动频率都不相同 B.机器工作时所有钢片的振动幅度都相同 C.若机器的转速为3600 r/min,则稳定时固有频率为60 Hz的那一个钢片振动幅度最大 D.若机器转速增加则所有钢片的振动幅度都会增加 2.[2026·江苏常州高二期中] 一架总质量为m的火箭在太空背景中以速度v匀速飞行,某时刻火箭在极短的时间内喷射出质量为Δm的燃烧气体,喷出气体与火箭的相对速度大小为u,设火箭初速度方向为正方向,则 (　) A.气体喷出后的运动方向可能与飞船运动方向相同 B.气体和飞船组成的系统在短时间内可近似认为动量和机械能都守恒 C.飞船喷出气体后速度可增加到 D.Δm和m的比值越大,飞船速度的增加量就越小 3.如图甲所示,在均匀介质中的一条直线上的两个振源A、B相距6 m,振动频率相等.t0=0时刻A、B开始振动,且都只振动一个周期,振幅相等,A的振动图像为图乙,B的振动图像为图丙.若由A向右传播的机械波与由B向左传播的机械波在t1=0.3 s时恰好相遇,则下列判断正确的是 (　) A.两列波在A、B间的传播速度大小均为10 m/s B.两列波的波长都是4 m C.在两列波相遇过程中,中点C为振动加强点 D.t2=0.75 s时刻B点经过平衡位置且振动方向向下 4.如图所示,光导纤维由“内芯”和“外套”两个圆柱体组成,其截面为同心圆,中心部分是“内芯”,“内芯”以外的部分称为“外套”.下列说法正确的是 (　) A.光导纤维只能传输可见光 B.光导纤维中“内芯”的折射率小于“外套”的折射率 C.不同频率的光从同一根光导纤维的一端传输到另一端的时间相同 D.光从“内芯”一端传到另一端的时间与从“内芯”端面射入时的入射角有关 5.[2025·山东济南一中高二期中] 如图甲所示,一个单摆做小角度摆动,其摆球相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是 (　) A.该单摆摆长约为2 m B.t=1 s时,摆球偏离平衡位置的位移最大 C.t=1.5 s时,摆球所受回复力最大,速度为零 D.0.5~1 s的过程中,摆球的重力势能逐渐增大 6.[2026·山东烟台高二期中] 如图所示,在光滑的水平面上,质量分别为mA=2 kg、mB=3 kg的两个小球A、B用轻弹簧相连,处于静止状态.位于同一条直线上的另一质量mC=1 kg小球C以速度v0=4 m/s向右运动,与静止的B球发生碰撞.已知B、C两球间的碰撞为弹性碰撞,弹簧始终在弹性限度内,则在此后的运动过程中,下列说法正确的是 (　) A.A、B、C组成的系统动量守恒,机械能守恒 B.A、B两球最终以 m/s的速度匀速运动 C.弹簧能获得的最大弹性势能为6 J D.A球能获得的最大速度为 m/s 7.[2025·浙江学军中学高二月考] 如图所示,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动,以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin (2.5πt) m.t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下,t=0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度,重力加速度g取10 m/s2.以下判断正确的是 (　) A.h=1.8 m B.简谐运动的频率是2.5 Hz C.0.6 s内物块运动的路程是0.2 m D.t=0.4 s时,物块与小球运动方向相同 二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分.在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 8.如图是双缝干涉实验装置的示意图,S为单缝,双缝S1、S2之间的距离是0.2 mm,P为光屏,双缝到屏的距离为1.2 m.用绿色光照射单缝S时,可在光屏P上观察到第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500 cm.若相邻两条亮条纹中心间距为Δx,则下列说法正确的是 (　) A.Δx为0.300 cm B.增大双缝到屏的距离,Δx将变大 C.改用间距为0.3 mm的双缝,Δx将变大 D.换用红光照射,Δx将变大 9.如图甲所示,通过战斗绳进行高效全身训练是健身房的最新健身潮流之一,健身爱好者训练时,手持绳的一端上下甩动形成的绳波可简化为简谐横波,手的平衡位置在x=0处,手从平衡位置开始甩动时开始计时,图乙是t=0.3 s时的波形图,此时波刚好传播到x=6 m处,则 (　) A.x=6 m处质点的起振方向沿y轴正方向 B.x=6 m处的质点振动的周期为0.3 s C.波传播的速度大小为20 m/s D.当x=6 m处的质点第一次到达波峰时,x=3 m处的质点通过的路程为0.8 m 10.[2026·海南中学高二月考] 如图甲所示,轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接组成一个系统,静止在光滑的水平地面上.现使A以3 m/s的速度向B运动压缩弹簧,A、B的速度—时间图像如图乙所示,下列说法正确的是 (　) A.从t1到t2过程中,系统的动能增加 B.t2时刻轻弹簧被拉伸至最长 C.两物块的质量之比m1∶m2=1∶2 D.t3时刻,系统的弹性势能与动能之比Ep∶Ek=2∶1 三、非选择题(本题共5小题,共60分) 11.(6分)“利用单摆测重力加速度”的实验中: (1)(1分)用游标卡尺测量小钢球直径,读数如图所示,读数为　　　　 mm;  (2)(1分)下列最合理的装置是　　　　;  A　　B　　C　　D (3)(2分)测单摆周期时,当摆球经过平衡位置时开始计时并计1次,测出经过该位置N次所用时间为t,则单摆周期为T=　　　　;  (4)(2分)该同学根据实验数据,利用计算机拟合得到的方程为T2=4.04l+0.05.由此可以得出当地重力加速度g= 　　　　 m/s2(π取3.14,结果保留2位有效数字),从方程中可知T2与l没有成正比关系,其原因可能是　　　　.(填选项前的字母)  A.计算摆长时,可能加了小球的直径 B.小球摆动过程中,可能摆角太大 C.开始计时时,小球可能在最高点 D.计算摆长时,可能只算了绳长 12.(10分)[2026·江苏南通中学高二月考] 如图甲所示,将一枚一元的硬币A放在两把刻度尺之间某位置,另外一枚一元硬币B静止地放在刻度尺的另一位置.用手指将硬币A弹出,与硬币B碰撞.用手机将整个过程拍摄下来,由此来验证碰撞中的动量守恒. (1)(1分)实验过程中,刻度尺和硬币的下面应垫　　　　(选填“毛巾”或“玻璃”);  (2)(2分)将碰撞过程的录像每2帧进行截屏,得到如图乙所示的8张图片,硬币A、B在图片①~⑧中对应刻度尺的刻度分别为xA1…xA8、xB1…xB8,设相邻两帧之间的时间间隔是Δt,则碰撞前硬币A的速度大小可表示为 　　　(选择xA1…xA8、xB1…xB8、Δt表示);  (3)(4分)实验过程中,　　　　　(选填“需要”或“不需要”)测量硬币的质量,　　　　　(选填“需要”或“不需要”)已知相邻两帧之间的时间间隔Δt;  (4)(1分)选择图乙中的图片　　　　,可以验证两枚硬币碰撞过程中动量守恒;(填选项前的字母)  A.②③;⑤⑥　　　　B.③④;⑥⑦　　　　C.②④;⑥⑧ (5)(2分)请简要说明第(4)问中选择的理由 　.  13.(10分)[2025·江西师大附中高二期中] 光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一,它使信息科学得以迅猛发展.一段由某种材料做成的圆柱状新型光导纤维,过其中心轴的纵截面如图所示.光导纤维横截面的半径为R,纵截面长为3R,将一束光从底部中心P点以θ=60°的入射角射入,已知光在真空中的传播速度为c,该种材料对光线的折射率n=,求: (1)(5分)光线射入光导纤维时的折射角; (2)(5分)光通过这段光导纤维所用的时间. 14.(16分)[2025·河北石家庄一中高二月考] 两波源分别处于x1=-4 m和x2=14 m处,两波源激起的平面简谐横波分别沿x轴正向和负向传播,0时刻的波形图如图所示,此刻平衡位置在x3=0和x4=10 m的P、Q两质点刚开始振动,之后P、Q点的振动方程分别为yP=2sin (2πt+π) cm,yQ=4sin (2πt) cm.质点M的平衡位置位于x=5 m处.求: (1)(6分)从t=0时刻开始再经11.5 s质点M运动的路程和11.5 s时刻M点的位置坐标; (2)(10分)在P与Q之间(P、Q除外)振动加强点的个数以及它们平衡位置的横坐标. 15.(18分)[2026·天津滨海开发区一中高二月考] 为了探究物体间碰撞特性,设计了如图所示的实验装置.水平直轨道ABC和水平传送带平滑无缝连接,两半径均为R=0.4 m的四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF 与轨道CD 和足够长的水平直轨道FG 平滑相切连接.质量为3m的滑块b与质量为2m的滑块c 用劲度系数k=100 N/m的轻质弹簧连接,静置于轨道FG 上.现有质量m=0.12 kg的滑块a 以初速度v=2 m/s 从D处进入,经DEF管道后, 与FG上的滑块b碰撞(时间极短).已知传送带长L=0.8 m,以v=2 m/s的速率顺时针转动,滑块a与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,其他摩擦和阻力均不计,各滑块均可视为质点,弹簧的弹性势能Ep=kx2(x为形变量,g取10 m/s2). (1)(4分)求滑块a到达圆弧管道DEF 最低点F时速度大小vF和所受支持力大小FN; (2)(6分)若滑块a碰后返回到B 点时速度vB=1 m/s,,求a、b碰后瞬间b 的速度大小; (3)(8分)若滑块a碰到滑块b立即被粘住,求碰撞后弹簧最大长度与最小长度之差Δx. 学科网（北京）股份有限公司 $ 模块综合测评 1.C　[解析] 机器工作时钢片均做受迫振动,振动频率等于机器振动的频率,故相同,A错误;机器工作时钢片的振动幅度不同,固有频率接近机器振动的频率的钢片振动幅度最大,B错误;若机器的转速为3600 r/min,即60 r/s,则稳定时固有频率为60 Hz的那一个钢片发生共振,振动幅度最大,C正确;驱动力的频率接近固有频率时会使振幅增大,远离固有频率时会使振幅减小,故机器转速增加,有的钢片振动幅度增加,有的钢片振动幅度减小,D错误. 2.A　[解析] 当飞船的速度大于气体相对飞船的速度时,气体喷出后的运动方向与飞船运动方向相同,故A正确;系统在短时间内动量守恒,但喷气过程中,化学能转化为机械能,因此系统机械能不守恒,故B错误;设飞船的运动方向为正,由动量守恒定律可得mv=(m-Δm)v'-Δm(u-v'),解得v'=v+u,因此Δm和m的比值越大,飞船速度的增加量就越大,故C、D错误. 3.A　[解析] 由题意得v== m/s=10 m/s,A正确;T=0.2 s,λ=vT=2 m,B错误;中点C到两波源的距离差为零,因两波源的振动是反相位的,所以中点C为振动减弱点,C错误;t2=0.75 s时,B点在负向最大位移处,D错误. 4.D　[解析] 只要满足全反射条件,光导纤维能传播所有电磁波,A错误;光在光导纤维中发生全反射,光导纤维中“内芯”的折射率应大于“外套”的折射率,B错误;设光恰好发生全反射,光经过的路程为s,光纤长度为l,则sin C==,又n=,得t=,不同频率则不同折射率,光从同一根光导纤维的一端传输到另一端的时间不相同,C错误;入射角不同,则光经过的路程不同,时间不同,D正确. 5.C　[解析] 由乙图图像可知单摆的周期为T=2 s,由T=2π,解得L=1 m,故A错误;由乙图可知t=1 s时,摆球的位移为零,即摆球刚好在平衡位置,故B错误;t=1.5 s时,摆球位于最大位移处,速度为零,位移最大,根据F=-kx,可知此时摆球所受回复力最大,故C正确;0.5~1 s的过程中,摆球的位移逐渐减小,即向下摆动回到平衡位置,重力做正功,重力势能逐渐减小,故D错误. 6.D　[解析] A、B、C组成的系统合力为零,动量守恒,但整个过程中,弹簧的势能变化,A、B、C三者的机械能变化,机械能不守恒,故A错误;因为碰后A、B两球与弹簧相互作用,弹簧势能变化,两者动能变化,速度变化,故B错误;根据题意可知,B、C碰撞前后瞬间动量守恒,由动量守恒定律有mCv0=mCvC+mBvB,mC=mC+mB,解得vB=2 m/s,vC=-2 m/s,当A、B两球共速,弹簧弹性势能最大,mBvB=(mB+mA)v共,mB=(mB+mA)+Ep,解得最大势能Ep=2.4 J,故C错误;当弹簧再次恢复原长时,A速度最大,mBvB=mBvB'+mAvm,mB=mBvB'2+mA,解得vm= m/s,故D正确. 7.D　[解析] 由振动方程式可得,t=0.6 s时物块的位移为y=0.1sin m=-0.1 m,则对小球有h+=gt2,解得h=1.7 m,A错误;由公式可知,简谐运动的频率为f====1.25 Hz,B错误;振幅为0.1 m,故0.6 s内物块运动的路程为3A=0.3 m,C错误;t=0.4 s=,此时物块在平衡位置向下振动,则此时物块与小球运动方向相同,D正确. 8.ABD　[解析] 第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500 cm,则相邻两条亮条纹中心间距为Δx= cm=0.300 cm,故A正确;根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=λ可知,增大双缝到屏的距离L,Δx将变大,故B正确;由Δx=λ可知,增大双缝的距离d,Δx将变小,故C错误;换用红光照射,即光的波长λ变长,由Δx=λ知Δx将变大,故D正确. 9.BC　[解析] 根据波的传播方向与振动方向的关系可知,x=6 m处质点的起振方向沿y轴负方向,故A错误;图乙是t=0.3 s时的波形图,此时波刚好传播到x=6 m处,可知此波的周期为T=0.3 s,故x=6 m处的质点振动的周期为0.3 s,故B正确;波传播的速度大小为v== m/s=20 m/s,故C正确;x=6 m处质点的起振方向沿y轴负方向,当x=6 m处的质点第一次到达波峰时,历时T,x=3 m处的质点比x=6 m处质点早半个周期开始振动,故x=3 m处的质点经过的路程为5个振幅,由图可知A=20 cm,即s=5×20 cm=100 cm=1 m,故D错误. 10.ACD　[解析] 将轻弹簧、物块A、B看作一个系统,运动过程中,系统所受合外力为0,动量守恒,机械能守恒.A向B运动压缩弹簧,A减速,B加速,弹簧长度减小,到t1时刻,两物块速度相同,弹簧压缩到最短,弹性势能最大,此后,vA<vB,弹簧长度增大,t2时刻,弹簧恢复到原长,此后将由压缩状态变为拉伸状态,到t3时刻,弹簧长度最大,所以从t1~t2弹簧的形变正在恢复,弹性势能减小,减小的弹性势能转化为动能,所以在此期间系统动能增加,A正确;t2时刻弹簧长度为原长,B错误;系统运动过程中动量守恒,3m1=(m1+m2)×1,解得m1∶m2=1∶2,C正确;刚开始时,A的动能为系统总机械能,则有E=m1=4.5m1,t3时刻,系统的总动能Ek=×12=1.5m1,根据机械能守恒 ,此时的弹性势能 Ep=E-Ek=3m1,所以系统的弹性势能与动能之比 Ep∶Ek=3m1∶1.5m1=2∶1,D正确. 11.(1)9.7　(2)D　(3)　(4)9.8　D [解析] (1)用游标卡尺测量小钢球直径读数为9 mm+0.1 mm×7=9.7 mm. (2)固定摆线时要用铁夹夹住固定,防止摆球摆动时摆长变化;摆球要用质量大体积相对较小的铁球,以减小相对阻力;摆线要用无弹力的细丝线,故选D. (3)单摆周期为T==. (4)根据T=2π可得T2=l,则=4.04,解得g=9.8 m/s2;由T2=4.04l+0.05可知图像在纵轴上有正截距,可能是计算摆长时忘记加上了小球的半径,即计算摆长时只算了绳长;若是计算摆长时加了小球的直径,则图像在纵轴出现负截距;摆角大小对周期无影响;开始计时时小球在最高点,可能会造成测量周期的误差,则对图像的斜率有影响,从而影响重力加速度的测量值,综上所述,选项D正确,A、B、C错误. 12.(1)玻璃　(2)　(3)不需要　不需要　(4)B　(5)应选择最接近碰撞前后的速度 [解析] (1)为了减小阻力的影响,刻度尺和硬币的下面应垫玻璃. (2)录像每2帧进行截屏,则两图之间的时间间隔T=2Δt,应选择最接近碰撞前后的速度,由于无法判断状态⑤是碰撞前、碰撞时或碰撞后,所以选择状态③到状态④求碰撞前硬币A的速度大小v1=. (3)碰撞后硬币B的速度大小v2=,若动量守恒,则mv1=mv2,即m=m,化简后xA4-xA3=xB7-xB6,只要满足上述表达式即可验证动量守恒,不需要测量硬币的质量和知道时间间隔Δt. (4)由(2)(3)可知,选择图乙中的图片③④;⑥⑦,故选B. (5)应选择最接近碰撞前后的速度,由于无法判断状态⑤是碰撞前、碰撞时或碰撞后,所以A选择状态③到状态④求碰撞前的速度大小,同理B选择⑥⑦. 13.(1)30°　(2) [解析] (1)初步画出光在光导纤维中的传播路径,如图所示 由折射定律可得n= 解得α=30° (2)由几何关系知,光射到侧面的B点时,其入射角β=60° 由于sin β>=sin C 即有β>C 可知,光在光导纤维的侧面发生全反射,分析可知,光一定在光导纤维的底面射出,则有 t=,v= 联立解得t= 14.(1)82 cm　(5 m,2 cm)　(2)4个　2 m　4 m　6 m　8 m [解析] (1)由图可知,波长λ=4 m 周期T==1 s 所以波速v== m/s=4 m/s 两列波在M点相遇,经过的时间为t1== s=1.25 s 由图可知两波源振动步调相反,M点到两波源距离相等,M点为振动减弱点,振幅为 A=4 cm-2 cm=2 cm 振动方程为 yM=2sin 2π(t≥1.25 s) M点在t1=1.25 s时刻开始由平衡位置向上振动,在0~11.5 s时间内M点振动的时间为Δt=11.5 s-1.25 s=10.25 s Δt=10T+T 质点M通过的路程为s=10×4A+A=82 cm 11.5 s时刻质点M处于正向最大位移处,位置坐标为(5 m,2 cm) (2)波源为反步调相干波源,设P与Q间F点为振动加强点,其满足的条件为 |PF-FQ|=(2k+1)<10 m(k=0,1,2,…) 解得k<2 所以,当k=0时,加强点位置的横坐标为 x1=4 m,x2=6 m,k=1时,加强点位置的横坐标为x3=2 m,x4=8 m 所以,x轴上P与Q间振动加强点共有4点,横坐标分别为 x1=4 m,x2=6 m,x3=2 m,x4=8 m 15.(1)10 m/s　31.2 N　(2)5 m/s　(3)0.2 m [解析] (1)滑块a从D到F,由能量关系可得mg·2R=m-m 在F点,由牛顿第二定律可得FN-mg= 代入数据解得vF=10 m/s,FN=31.2 N (2)滑块a返回B点时的速度vB=1 m/s 滑块a一直在传送带上减速,加速度大小为a==μg=5 m/s2 根据运动学规律可得-=-2aL 可得滑块a在C点的速度vC=3 m/s 则滑块a从碰撞后到到达C点,根据能量守恒定律可得m=m+mg·2R 解得v1=5 m/s 因a、b 碰撞动量守恒,则有mvF=-mv1+3mvb 解得碰后b的速度vb=5 m/s (3)若滑块a碰到滑块b立即被粘住,则a、b碰后的共同速度满足关系式mvF=4mv 解得v=2.5 m/s 当弹簧被压缩到最短或者伸长到最长时有共同速度,则有4mv=6mv' 解得v'= m/s 当弹簧被压缩到最短时压缩量为x1,由能量关系可得·4mv2=·6mv'2+k 解得x1=0.1 m 同理当弹簧被拉到最长时伸长量为x2=x1 则弹簧最大长度与最小长度之差Δx=2x1=0.2 m 学科网（北京）股份有限公司 $