5-期中学业水平测评卷2021-2022学年物理选择性必修第一册人教版2019（含解析）

这是一份高中全册综合课后复习题，共17页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

期中学业水平检测
一、选择题(本题共11小题,每小题4分,共44分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~11题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,有选错或不答的得0分)
1.(2021广东中山三校高三上联考)一只质量为1.4 kg的乌贼吸入0.1 kg的水,静止在水中。遇到危险时,它在百分之一秒时间内把吸入的水向后全部喷出,以2 m/s的速度向前逃窜。以下说法错误的是 (　　)
A.该乌贼与喷出的水的动量变化大小相等、方向相反
B.该乌贼喷出的水的速度大小为28 m/s
C.该乌贼在这一次逃窜过程中消耗的能量为39.2 J
D.该乌贼喷出水的过程中对水的平均作用力大小为280 N
2.(2021山东高二调研)一钩码和一轻弹簧构成弹簧振子,可用如图甲所示的装置研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时,曲杆给弹簧振子一驱动力,使振子做受迫振动。若保持把手不动,给钩码一向下的初速度,钩码便做简谐运动,振动图像如图乙所示。当把手以某一速度匀速转动,弹簧振子的受迫振动达到稳定时,其振动图像如图丙所示。下列说法正确的是 (　　)

甲

乙

丙
A.弹簧振子的固有周期为8 s
B.驱动力的周期为4 s
C.减小驱动力的周期,弹簧振子的振幅一定减小
D.增大驱动力的周期,弹簧振子的振幅一定减小
3.(2021辽宁沈阳高二上期末)光滑的水平面上叠放着质量分别为1 kg和0.5 kg的两木块M、N,木块M与一劲度系数为k=100 N/m的水平轻弹簧相连,弹簧的另一端固定在墙上,如图所示。已知两木块间的动摩擦因数为μ=0.3,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,要使这两个木块一起振动(不发生相对滑动),弹簧始终在弹性限度内,重力加速度大小为g,则振动的最大振幅为 (　　)

A.1.5 cm　　　　　　　　　　B.3 cm
C.4.5 cm　　　　　　　　　　D.9 cm
4.(2021黑龙江哈尔滨三中高二上月考)2020年11月24日4时30分,嫦娥五号在海南文昌航天发射场成功发射,是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器,标志着中国探月告别“单程票”时代,同时为将来的载人登月突破一系列关键技术。2020年12月17日凌晨,携带“月壤”的嫦娥五号返回器于白雪皑皑的内蒙古四子王旗预定区域成功着陆,使中国成为第三个能够让航天器从月球轨道重返地面的国家。下列对于嫦娥五号在地面附近的发射和降落回收过程,说法正确的是 (　　)
A.探测器发射过程和回收过程,受到重力的冲量方向相反
B.探测器发射过程和回收过程,受到空气阻力冲量的方向相同
C.探测器的发射过程,所受各力冲量的总和方向向上
D.探测器的回收过程,所受各力冲量的总和方向向下
5.(2021广东六校联盟高三上联考)如图所示,一木块以速度v1沿着光滑水平面向右匀速运动,某时刻在其后方有一颗子弹以速度v0射入木块,最终子弹没有射穿木块,下列说法中正确的是 (　　)

A.子弹克服阻力做的功等于木块的末动能与摩擦产生的热量之和
B.木块对子弹做功的绝对值等于子弹对木块做的功
C.木块对子弹的冲量与子弹对木块的冲量相同
D.系统损失的机械能等于子弹损失的动能减去子弹对木块所做的功
6.(2021吉林长春实验中学高三上期中)光滑的水平桌面上,质量为0.2 kg、速度为3 m/s的A球跟质量为0.2 kg的静止B球发生正碰,则碰撞后B球的速度可能为 (　　)
A.2.6 m/s　　　　　　　　　　B.2.4 m/s
C.1.2 m/s　　　　　　　　　　D.0.6 m/s
7.(2021山东新高考质量测评联盟高二上联考)如图所示,一个夹层中空的圆柱形零件内部放有一个略比夹层宽度小一点的小圆柱体,初始时小圆柱体位于大圆柱夹层的顶部,此时大圆柱体与地面的接触位置为A点,如甲图所示,现小圆柱体受到微小的扰动,从顶部滚下,截面图如乙图所示,忽略一切接触部位的摩擦,以下说法中不正确的是 (　　)

A.小圆柱体会再次到达顶部,此时大圆柱体与地面的接触位置仍在A点
B.小圆柱体不会再次到达顶部,此时大圆柱体与地面的接触位置在A点右侧
C.小圆柱体会再次到达顶部,此时大圆柱体与地面的接触位置由大、小圆柱体的质量关系决定
D.小圆柱体不会再次到达顶部,此时大圆柱体与地面的接触位置在A点左侧
8.(2021浙江绍兴诸暨中学高二上期中)一个在水平方向做简谐运动的弹簧振子的振动周期是0.025 s,振子从平衡位置开始向右运动,在0.17 s时刻,振子的运动情况是 (　　)
A.正在向左做减速运动
B.正在向右做加速运动
C.加速度正在减小
D.动能正在减小
9.(2021百师联盟高三上联考)旅行者1号经过木星和土星时通过引力助推(引力弹弓)获得了足以完全摆脱太阳引力的动能。引力助推是飞行器从远距离接近反向运行的行星时,产生的运动效果就像该飞行器被行星弹开了,科学家们称这种情况为弹性碰撞,不过两者没有发生实体接触。如图所示,探测器飞向行星过程探测器与行星反向,不考虑其他星系的影响,探测器靠近行星前与远离后,分析正确的是 (　　)

A.探测器动能增加　　　　　　　　　　B.探测器动能不变
C.行星动能减小　　　　　　　　　　 D.行星动能不变
10.(2021湖南长郡中学、师大附中、长沙一中高三上联考)如图所示,半径为R的凹槽Q置于光滑水平面上,小球P和凹槽Q的质量均为m,将小球P从凹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。则以下说法正确的是 (　　)

A.当小球到达凹槽左端时,凹槽向右的位移最大
B.P、Q组成的系统动量守恒
C.因为P、Q组成的系统机械能守恒,小球P运动到凹槽的最低点时速度为2gR
D.释放后当小球P向左运动到最高点时,又恰与释放点等高
11.(2021浙江嘉兴高二上质检)如图所示,倾角为θ的光滑绝缘斜面顶端固定一劲度系数为k1的绝缘轻质弹簧,弹簧另外一端连接一质量为m、带电荷量为+Q的小球P,斜面底端固定一带电小球S,带电荷量为-q,当小球P静止时,两者相距r。现突然将小球S移走,小球P做简谐运动,已知静电力常量为k,弹簧的原长为x0,小球可视为质点,重力加速度为g,则 (　　)

A.小球P受到的回复力满足F回=-kx,式中k为弹簧的劲度系数
B.小球P做简谐运动的振幅为kQqk1r2
C.小球P做简谐运动的平衡位置距离斜面顶端mgsinθk1+kQqk1r2+x0
D.若不撤去小球S,给小球P沿斜面向下的初速度,小球P仍做简谐运动
二、非选择题(本题共6小题,共56分)
12.(2021四川绵阳南山中学高三上段考)(6分)(1)某同学在“利用单摆测重力加速度”实验中先测得摆线长为97.44 cm,小球直径由游标卡尺测得,示数如图甲。然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图乙所示,则小球直径为　　　　cm,秒表读数为　　　　s。(保留三位有效数字) 

甲　　　　　　　　　　　乙
(2)有两位同学利用假期分别去参观清华大学和浙江大学的物理实验室,各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长l的关系”,他们通过校园网交换实验数据,并由计算机绘制了T2-l图像,如图丙所示。去清华大学的同学所测实验结果对应的图线是　　　　(选填“A”或“B”)。 

丙
13.(2021山西省实验中学高三上期中)(8分)某小组为验证动量守恒定律,设计了如下实验。竖直曲面轨道与水平轨道在O处平滑连接。两滑块P、Q与轨道间的动摩擦因数相同。主要实验步骤如下:

①用天平测出滑块P、Q的质量m1、m2;
②将滑块P从曲面轨道上最高点释放,用刻度尺测出滑块P从O1开始在水平轨道上滑行的距离x0;
③将滑块Q放在水平轨道O1处,滑块P从曲面轨道最高点释放,它们在O1处发生碰撞。用刻度尺测出滑块P、Q碰撞后滑行的距离x1、x2。
(1)若要保证滑块P、Q碰撞后均停在O1位置的右侧,实验中应要求m1　　　　m2(填“<”或“>”),在此条件下验证动量守恒定律的表达式为　　　　　　　　　　(用测得的物理量表示)。 
(2)实验时若将O1的位置向右移动一小段距离,　　　　(填“会”或“不会”)对验证动量守恒定律产生影响。 
14.(2021山东滨州高二上期中)(8分)一弹簧振子沿x轴做简谐运动,平衡位置在坐标原点,t=0时刻振子的位移x=-0.2 m;t=2 s时刻x=0.2 m;t=6 s时刻x=0.2 m。振子在t=2 s和t=6 s时的运动方向相同。已知振子的周期大于2 s,求振子的周期和振幅。









15.(2021上海杨浦高三上模拟)(10分)两个摆长不同的单摆1、2同轴水平悬挂,两单摆摆动平面相互平行,振动图像如图(a)。t=0时把单摆1的摆球向左、单摆2的摆球向右拉至摆角相同处,如图(b)。求:
(1)两单摆摆长之比l1∶l2;
(2)同时释放两摆球,两摆球同时摆到最右端所经历的时间。











16.(2021江苏盐城中学高三上段考)(10分)质量m=0.5 kg的篮球,以8 m/s的竖直速度与水平天花板相碰,经过时间t=0.4 s的相互作用,篮球以碰前速率的34反弹,设空气阻力忽略不计,重力加速度大小为g,求:
(1)篮球与天花板碰撞过程中重力的冲量;
(2)天花板对篮球的平均作用力的大小。




17.(2021安徽江南十校高三上摸底)(14分)在某水平面上A、B两物块沿同一直线运动并发生碰撞,图示为两物块碰撞前、后的位置-时间图像,其中a、b分别为A、B碰前的位置-时间图像,c为碰撞后A、B共同运动的位置-时间图像。若A物块的质量mA=1 kg,试求:
(1)碰撞过程中A对B的冲量;
(2)B物块的质量mB;
(3)碰撞过程中A、B组成的系统损失的机械能。




答案全解全析
1.C　乌贼喷水过程时间较短,系统内力远大于外力,系统动量守恒,故A正确;选取乌贼逃窜的方向为正方向,根据动量守恒定律得0=Mv1-mv2,解得v2=Mv1m=1.4×20.1 m/s=28 m/s,故B正确;该乌贼在这一次逃窜过程中消耗的能量E=12mv22+12Mv12=42 J,故C错误;该乌贼喷出水的过程中对水的平均作用力大小为F=mv2Δt=280 N,故D正确。本题要求选说法错误的,故选C。
2.D　题图乙是振子做自由振动时的振动图像,由图像可知,弹簧振子的固有周期为T=4 s,故A错误;由题图丙可知弹簧振子做受迫振动的周期为8 s,驱动力的周期为8 s,故B错误;物体做受迫振动时,驱动力的频率与物体的固有频率相差越小,受迫振动的振幅越大,故当驱动力的周期等于4 s时,弹簧振子的振幅最大,减小驱动力的周期,弹簧振子的振幅增大,故C错误;增大驱动力的周期,弹簧振子的振幅一定减小,D正确。故选D。
3.C　两木块不发生相对滑动,振幅最大时,对M、N整体,当位移最大时有kA=(mN+mM)a,隔离分析N,当位移最大时,摩擦力达到最大静摩擦力,则有μmNg=mNa,联立解得A=4.5 cm,故选C。
4.C　探测器发射过程和回收过程,所受重力的方向竖直向下,则重力的冲量方向也是竖直向下的,方向相同,故A错误;探测器发射过程和回收过程,所受空气阻力方向相反,则空气阻力的冲量方向相反,故B错误;探测器的发射过程,速度增加,动量变化的方向向上,则根据动量定理可知,所受各力冲量的总和方向向上,故C正确;探测器的回收过程,合外力向上,速度减小,动量向下减小,则动量变化的方向向上,根据动量定理可知,所受各力冲量的总和方向向上,故D错误。故选C。
5.D　子弹射入木块的过程中,子弹克服阻力做的功等于子弹动能的减少量,根据能量守恒定律可知,子弹动能的减少量等于木块动能增加量与摩擦产生热量之和,木块有初速度,子弹动能的减少量不等于木块的末动能与摩擦产生热量之和,故A错误;相对于地面而言,子弹的位移大于木块的位移,子弹对木块的作用力和木块对子弹的作用力大小相等,根据功的公式W=Fx可知,木块对子弹做的功大于子弹对木块做的功,故B错误;子弹对木块的作用力和木块对子弹的作用力大小相等、方向相反,作用时间相等,根据冲量公式I=Ft可知,木块对子弹的冲量与子弹对木块的冲量大小相等,方向相反,故C错误;系统损失的机械能等于子弹损失的动能和木块动能增加量之差,即等于子弹损失的动能减去子弹对木块所做的功,故D正确。故选D。
6.AB　以两球组成的系统为研究对象,以A球的初速度方向为正方向,如果碰撞为弹性碰撞,由动量守恒定律得mAv=mAvA+mBvB,由机械能守恒定律得12mAv2=12mAvA2+12mBvB2,解得vB=3 m/s;如果碰撞为完全非弹性碰撞,由动量守恒定律得mAv=(mA+mB)vB,解得vB=1.5 m/s。则碰撞后B球的速度范围是1.5 m/s≤vB≤3 m/s。故选A、B。
7.BCD　小圆柱体受到微小的扰动,从顶部滚下时,由于不计任何摩擦,由水平方向动量守恒以及能量守恒可知,小圆柱体会再次到达顶部;若小圆柱体相对地面的位移大小为x,大圆柱体相对地面的位移大小为y,则根据“人船模型”可知m小x=m大y,且两者位移方向相反,小圆柱体到达顶部时,只能有x=y=0,即此时大圆柱体与地面的接触位置仍在A点。本题要求选不正确的,故选B、C、D。
8.BC　振子从平衡位置开始向右运动,振动周期是T=0.025 s,n=tT=0.17s0.025s=645,则t=0.17 s时刻在634T到7T之间,因此振子正从平衡位置左侧向平衡位置运动,向右做加速运动,故A错误,B正确;振子正在向平衡位置运动,位移减小,由a=-kxm可知振子的加速度正在减小,故C正确;振子正在做加速运动,动能正在增大,故D错误。故选B、C。
9.AC　设探测器质量为m,行星质量为M,取行星和探测器组成的系统为研究对象,行星的运动方向为正方向。由动量守恒定律得Mu-mv0=mv1+Mv2,探测器靠近和脱离行星时可认为系统万有引力势能没变,由能量守恒有12Mu2+12mv02=12mv12+12Mv22,解得v1=(M-m)v0+2MuM+m,因为M≫m,所以M+m≈M,M+m≈M-m,v1=2u+v0,探测器速度变大,动能增加,行星动能减小,故选A、C。
10.AD　小球释放后有向心加速度,具有竖直向上的分加速度,系统处于超重状态,系统水平方向不受外力,所受合外力不为零,系统的动量不守恒,系统水平方向不受外力,在水平方向系统的动量守恒,当P运动到左侧最高点时,Q向右运动的位移最大,故A正确,B错误;设小球运动到凹槽的最低点时速度大小为v1,凹槽的速度大小为v2,取水平向左为正方向,根据系统水平方向动量守恒,有0=mv1-mv2,根据系统的机械能守恒,有mgR=12mv12+12mv22,解得v1=gR,故C错误;小球向左运动到最高点时,小球与凹槽都静止,根据系统的机械能守恒知,小球向左运动到最高点时,恰与释放点等高,故D正确。故选A、D。
11.AB　设小球P在平衡位置时,弹簧的伸长量为x1,则有k1x1=mg sin θ,某时刻小球P位移为x,回复力F回=-k1(x+x1)+mg sin θ=-k1x,k1为弹簧的劲度系数,故A正确;设初始时刻弹簧的伸长量为x2,根据平衡条件有kQqr2+mg sin θ=k1x2,振幅为A=x2-x1=kQqk1r2,故B正确;小球P做简谐运动的平衡位置距离斜面顶端s=x1+x0=mgsinθk1+x0,故C错误;若不撤去小球S,小球P在平衡位置时弹簧的伸长量为x2,某时刻小球P位移为x,回复力F回=-k1(x+x2)+mg sin θ+kQq(r-x)2=-k1x-kQqr2+kQq(r-x)2,不与偏离平衡位置位移成正比,不满足简谐运动的条件,因此小球P不做简谐运动,故D错误。故选A、B。
12.答案　(1)2.06(2分)　75.2(2分)　(2)B(2分)
解析　(1)小球直径为20 mm+6×0.1 mm=20.6 mm=2.06 cm;秒表内圈:1分钟=60 s,外圈:15.2 s,所以读数为75.2 s。
(2)根据单摆的周期公式T=2πlg,得T2=4π2gl,T2-l图线的斜率k=4π2g,可知g越小图线的斜率越大;浙江大学离赤道近,重力加速度小,对应图线的斜率大,故去清华大学的同学所测实验结果对应的图线是B。
13.答案　(1)>(2分)　m1x0=m1x1+m2x2(3分)　(2)不会(3分)
解析　(1)为了防止碰后滑块反弹,应用质量较大的滑块去碰质量较小的滑块,故要求m1>m2;滑块在水平轨道上滑动时,根据运动学公式可知v2=2μgx,则可知v0=2μgx0,v1=2μgx1,v2=2μgx2。若满足动量守恒,则有m1v0=m1v1+m2v2,将速度表达式代入、化简可得应验证的表达式为m1x0=m1x1+m2x2。
(2)由以上分析可知,实验中主要分析碰撞后两滑块在水平轨道上滑行的距离,因此将O1的位置向右移动一小段距离对实验结果没有影响。
14.答案　4 s　0.2 m
解析　振子在t=2 s和t=6 s两时刻的位移和运动方向相同,则有
6 s-2 s=nT(n=1,2,3,…) (2分)
因为振子的周期大于2 s,解得T=4 s(2分)
在0~2 s内,振子的位移由负方向的最大值变为正方向的最大值, (2分)
所以振幅A=0.2 m(2分)
15.答案　(1)100∶81　(2)(4.5+9k) s(k=0,1,2,3,…)
解析　(1)根据单摆周期公式T=2πlg (2分)
可得l=gT24π2 (1分)
由题图(a)可知T1T2=10.9 (1分)
则有l1l2=10081 (1分)
(2)由题图(a)可知,单摆1到达最右端所经历的时间为
t1=T12(2m+1)(m=0,1,2,3,…) (2分)
单摆2到达最右端所经历的时间为
t2=nT2(n=1,2,3,…) (2分)
可得同时释放两摆球,两摆球同时摆到最右端所经历的时间为
t=(4.5+9k) s(k=0,1,2,3,…) (1分)
16.答案　(1)2 N·s,方向竖直向下　(2)12.5 N
解析　(1)取竖直向下为正方向,篮球与天花板碰撞过程中重力的冲量I=mgt (2分)
代入数所:I=0.5×10×0.4 N·s=2 N·s(1分)
方向竖直向下 (1分)
(2)篮球碰后速度大小v2=34v1=6 m/s,方向竖直向下 (2分)
碰撞过程中篮球受向下的重力mg和天花板对篮球向下的作用力F(平均作用力),对篮球由动量定理得
(F+mg)t=mv2-m(-v1) (2分)
解得F=12.5 N(2分)
17.答案　(1)-2 kg·m/s　(2)23 kg　(3)5 J
解析　(1)由题图可知,碰撞前有
vA=xAtA=4-102 m/s=-3 m/s(1分)
vB=xBtB=42 m/s=2 m/s(1分)
碰撞后有vA'=vB'=v=xt=2-44-2 m/s=-1 m/s(2分)
对A、B组成的系统,由动量定理及动量守恒定律得
IB=ΔpB=-ΔpA=-(mAvA'-mAvA)=-2 kg·m/s(2分)
(2)B物块在碰撞前后动量变化量为
ΔpB=mB(vB'-vB) (2分)
mB=ΔpBvB'-vB=23 kg(2分)
(3)碰撞过程中A、B组成的系统损失的机械能
ΔE=12mAvA2+12mBvB2-12(mA+mB)v2 (2分)
代入数据解得ΔE=5 J(2分)