2023人教版新教材高中物理選擇性必修第一冊同步練習-期中學業(yè)水平檢測

2023人教版新教材高中物理選擇性必修第一冊

期中學業(yè)水平檢測

注意事項

1.本試卷滿分100分,考試用時75分鐘。

2.無特殊說明，本試卷中g取10m/s%

一、單項選擇題（本大題共8小題,每小題3分，共24分。在每小題給出的四個

選項中只有一個符合題目要求）

1.下列關于動量和沖量的說法正確的是（）

A.物體動量變化時動能一定變化

B.物體所受合外力的沖量越大,它的動量也越大

C.當力與物體的位移垂直時,一段時間內(nèi)該力的沖量為零

D.體操運動員落地總要屈腿,是為了延長作用時間以減小地面對運動員的作用力

2.我國自行研制的第五代隱形戰(zhàn)機“殲-20”以速度v。水平向右勻速飛行，到達

目標地時,將質(zhì)量為M的導彈自由釋放,導彈向后噴出質(zhì)量為m、對地速率為V1

的燃氣,則噴氣后導彈的速率為（）

卜Mv+mv口Mv-mvMv-mv口Mv+mv

A.01D.---0---1r0101

MM

3.粗糙斜面放在光滑的水平面上,一小物塊以某一初速度從斜面底端沖上斜面,

速度減為零后又加速滑下。關于小物塊在斜面上滑動的過程,下列說法正確的是

A.斜面的動能一直在增加

B.小物塊的機械能守恒

C.小物塊與斜面組成的系統(tǒng)動量守恒

D.小物塊與斜面組成的系統(tǒng)機械能守恒

4.如圖甲所示,光滑水平面上有a、b兩個小球,a球向b球運動并與b球發(fā)生正

碰,碰前和碰后的s-t圖像如圖乙所示，已知ma=5kgo則b球的質(zhì)量為（）

A.mb=lkgB.mb=2kgC.mb=3kgD.mb=4kg

5.下列說法不正確的是（）

A.彈簧振子做簡諧運動時,振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變

B.在同一地點，當擺長不變時,單擺做簡諧運動的周期不變

C.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時,系統(tǒng)振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率

D.已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期,就可知振子在任意時刻速度的方

向

6.如圖所示,五個擺懸掛于同一根繃緊的水平繩上,A是擺球質(zhì)量較大的擺,讓它

擺動后帶動其他擺運動,下列結論正確的是（）

A.只有E擺的振動周期與A擺的相同

B.其他各擺的振幅都相等

C.其他各擺的振幅不同,E擺的振幅最大

D.其他各擺的固有周期都相同

7.如圖所示,光滑斜面的傾角為。，勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端固定在斜面上的

擋板上,下端固定有質(zhì)量為m的小球,重力加速度為g。將小球沿斜面上移并保持

彈簧處于原長狀態(tài),然后松開小球,則（）

A.小球運動過程中機械能守恒

B.小球在最低點的加速度大小為0

C.彈簧彈力充當小球運動的回復力

D.小球做簡諧運動的振幅為安㈣

8.細長輕繩下端懸掛一小球構成單擺,在懸掛點0正下方）罷長處有一能擋住擺

線的釘子P,如圖所示，現(xiàn)將單擺向右拉開一個小角度。（?！?°）,t=0時刻無初

速度釋放，不計一切阻力。下列描述釋放后小球的機械能E、繩中拉力的沖量大

小I、小球速度的大小V、離開平衡位置的位移大小x隨時間t變化的關系圖線

中，可能正確的是（）

二、多項選擇題（本大題共4小題,每小題4分，共16分。在每小題給出的四個

選項中，有多個選項符合題目要求,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有

選錯或不答的得0分）

9.安全氣囊是汽車安全保障的重要設施,它與座椅安全帶配合使用，可以為乘員

提供有效的防撞保護。在汽車相撞時,安全氣囊可使頭部受傷率減小25%,面部受

傷率減小80%左右。若安全測試中，汽車發(fā)生劇烈碰撞,安全氣囊未打開與順利打

開相比,下列說法正確的是（設每次測試汽車速度相同）（）

A.安全氣囊未打開時,模擬乘員的動量變化量大

B.安全氣囊打開時,模擬乘員的動量變化慢

C.安全氣囊未打開時,模擬乘員受到撞擊力的沖量大

D.安全氣囊打開時,模擬乘員受到的撞擊力小

10.如圖所示，甲、乙兩車的質(zhì)量均為5m,靜置在光滑的水平面上，兩車相距為Lo

乙車上站立著一個質(zhì)量為m的人，他通過一條輕繩拉甲車，甲、乙兩車最后相接

觸，以下說法正確的是（）

A.甲、乙兩車運動中動量大小之比為6：5

B.甲、乙兩車運動中速度大小之比為5：6

C.甲車移動的距離為詈

D.乙車移動的距離為中

6

11.如圖（a）所示,輕質(zhì)彈簧上端固定，下端連接質(zhì)量為m的小球,構成豎直方向的

彈簧振子。取小球平衡位置為原點、豎直向下為正方向建立x軸,設法讓小球在

豎直方向振動起來后，小球在一個周期內(nèi)的振動曲線如圖（b）所示,若（時刻彈簧

彈力為0,重力加速度為g,則有（）

A.t=0時刻彈簧彈力大小為2mg

B.彈簧的勁度系數(shù)為等

A

C.廣？時間段，回復力的沖量為。

D.7T時間段，小球動能與重力勢能之和減小

12.圖甲是用力傳感器對單擺做小角度擺動過程進行測量的裝置圖，圖乙是與力

傳感器連接的計算機屏幕所顯示的F-t圖像,其中F的最大值Fma=l.02N,已知

擺球質(zhì)量m=100g,重力加速度g取9.8m/s；n,取9.8,不計擺線質(zhì)量及空氣阻

力。下列說法正確的是（）

甲乙

A.單擺周期為0.8s

B.單擺擺長為0.64m

C.F的最小值Fmin=0.96N

D.若僅將擺球質(zhì)量變?yōu)?00g,單擺周期不變

三、非選擇題（本大題共6小題,共60分）

13.（8分）同學們做“用單擺測量重力加速度的大小”實驗。

（1）實驗時除用到停表、刻度尺外,還應用到下列器材中的（填選項前

的字母）。

A.長約1m的細線

B.長約1m的橡皮繩

C.直徑約1cm的均勻鐵球

D.直徑約10cm的均勻木球

⑵用刻度尺測出擺線的長度為L,用游標卡尺測出小球的直徑為d,讓單擺在豎

直平面內(nèi)做擺角很小的振動,測量其多次全振動的時間進而得到周期T,那么計算

重力加速度的表達式為8=,由圖讀出小球直徑d=cm。

1234cm

Io1020

⑶某小組同學認為不需要測量小球的直徑也能測量出重力加速度。他們?nèi)杂迷?/p>

小球按前面的步驟重新進行了一次實驗，但將擺線長度變?yōu)長',測出周期為T',

則計算重力加速度的表達式應為g=。

14.（8分）小華用如圖所示的裝置“驗證動量守恒定律”，AB為斜槽,BC為斜面，

已知入射小球的質(zhì)量為mi,被碰小球的質(zhì)量為m2,兩小球半徑相等。

（1）下列實驗操作步驟,正確順序是o

①測量出落點M、P、N到B點的距離S.、SP、SN

②將BC連接在斜槽末端

③將AB固定在桌邊,使槽的末端切線水平

④將入射小球從斜槽頂端A處由靜止釋放,多次實驗后,標記小球在斜面上的平

均落點位置P

⑤將被碰小球放在斜槽末端B處,仍將入射小球從斜槽頂端A處由靜止釋放,兩

球發(fā)生碰撞,多次實驗后,分別標記兩球在斜面上的平均落點位置M、N

(2)入射小球與被碰小球的質(zhì)量關系為?ni2(選填”或

(3)檢測斜槽末端切線水平的做法

是

⑷若實驗滿足關系式(用題中物理量表示)，則說明兩

球碰撞前后動量守恒。

15.(8分)如圖所示,在光滑水平面上,兩個物體的質(zhì)量都是m,碰撞前一個物體靜

止,另一個速度為Vo碰撞后兩個物體粘在一起,成為一個質(zhì)量為2m的物體，以一

定速度繼續(xù)前進。求：

(1)碰撞后物體的速度大小v';

⑵碰撞過程中該系統(tǒng)的總動能損失AEk;

(3)碰撞過程中物體A受到的沖量I。

mm

16.(10分)如圖所示，一質(zhì)量為m的小鋼球,用長為1的細繩系在水平天花板上(1

遠大于小鋼球的半徑)，初始時，細繩和豎直方向的夾角為。(。＜5°)。由靜止釋

放小球后，求：(不計空氣阻力,重力加速度為g)

(1)釋放時小球回復力的大小;

(2)小球在最低點時和在最高點時繩中拉力大小的差值;

(3)從小球釋放到第一次運動到最低點過程中重力沖量的大小。

17.(11分)如圖所示,一木板A靜止在光滑水平面上,A的右端停放一小物塊B,某

時刻起對A施加一水平向右的恒力F=2N,當A滑過距離x=lm時,撤去恒力F,

已知B的質(zhì)量m=lkg,A的質(zhì)量M=0.5kg,A、B間的動摩擦因數(shù)口=0.1。求:

(1)撤去F的瞬間，木板A的速度大小;

⑵若木板足夠長,B和A一起滑動的速度大小;

(3)在⑵問的情況下,木板A長度至少為多長。

B

F

4^7

18.（15分）物理學中，力與運動關系密切,而力的空間累積效果一一做功,又是能

量轉(zhuǎn)化的量度。因此我們研究某些運動時,可以先分析研究對象的受力特點,進

而分析其能量問題。已知重力加速度為g,且在下列情境中，均不計空氣阻力。

甲乙

（1）勁度系數(shù)為總的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端連一可視為質(zhì)點的小物塊，若以小物

塊的平衡位置為坐標原點0,以豎直向下為正方向建立坐標軸Ox,如圖甲所示,用

x表示小物塊由平衡位置向下發(fā)生的位移。

a.求小物塊的合力F與x的關系式,并據(jù)此說明小物塊的運動是否為簡諧運動。

b.系統(tǒng)的總勢能為重力勢能與彈性勢能之和。請你結合小物塊的受力特點和求

解變力做功的基本方法，以平衡位置為系統(tǒng)總勢能的零勢能參考點，推導小物塊

振動位移為x時系統(tǒng)總勢能Ep的表達式。

⑵如圖乙所示為理想單擺，擺角。足夠小，可認為單擺做簡諧運動。其平衡位

置記為0'點O

a.若已知擺球的質(zhì)量為m,擺長為L,在擺角很小時，擺球?qū)τ?'點的位移x'的大

小與。角對應的弧長近似相等，即滿足：sin0pop請推導得出小球在任

意位置處的回復力與位移的比例常數(shù)k2的表達式。

b.若僅知道單擺的振幅A及小球所受回復力與位移的比例常數(shù)k2,求小球在振動

位移為3寸的動能Ek（用A和k2表示）。

答案與解析

1.D物體動量變化時,動能可能不變，比如勻速圓周運動,A錯誤;物體所受合外力的沖量越大,它的動量變

化就越大,而不是動量越大,B錯誤;力的沖量I=Ft,與力是否與物體的位移垂直無關,C錯誤;體操運動員落

地的過程,屈腿延長了受力時間,而動量變化量不變，由動量定理可知,減小了地面對運動員的作用力,D正確。

m

2.A設導彈飛行的方向為正方向，由動量守恒定律有Mv0=(M-m)v-mV1,解得v=°；\故選A。

3.A物塊沿斜面上滑時,斜面受到物塊沿斜面向上的摩擦力和垂直斜面向下的壓力,兩個力均對斜面做正

功,則斜面的動能增加;物塊沿斜面下滑時,斜面受到物塊沿斜面向下的摩擦力和垂直斜面向下的壓力,設斜

面傾角為。，兩個力在水平方向的合力F-=mgcos9?sin9-umgcos9?cos9=mgcos8(sin

0-Ucos0),物塊能沿斜面下滑，則mgsin9>umgcos。，可知Fx合>0,仍對斜面做正功，斜面的動能

增加,A正確;小物塊在運動過程中要克服阻力做功,機械能不守恒,B錯誤;對于小物塊與斜面組成的系統(tǒng)，

水平方向所受合外力為零,動量守恒，但豎直方向所受合外力不為零,動量不守恒,C錯誤;小物塊與斜面之間

有摩擦,兩者組成的系統(tǒng)機械能不守恒,D錯誤。

4.A根據(jù)s-t圖像,碰前b球靜止,a球做勻速直線運動,速度為v產(chǎn)累=6m/s,碰后兩小球共速，做勻速直線

1S

運動,速度為v=5m/s,由動量守恒定律有niaVa=(nia+nib)v,得mb=lkg,故選Ao

5.D彈簧振子做簡諧運動時,系統(tǒng)機械能守恒,勢能和動能之和保持不變,A說法正確；由單擺周期公式

T=2卜知,B說法正確;系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時,振動頻率等于驅(qū)動力的頻率,C說法正確;彈簧振子的振

動方程為x=Asin(3t+@),只要知道A、s和@這三個物理量我們便可以確定振子在任意時刻的位置以

及速度的方向，振子初始時刻的位置對應于Asin巾，周期對應于3,而只根據(jù)Asin巾無法確定A和<t>,

所以已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期,無法確定振子在任意時刻速度的方向,D錯誤。

6.CA擺擺動,其余各擺也擺動起來，做受迫振動,受迫振動的周期等于驅(qū)動力的周期，即其他各擺振動周期

均與A擺的相同,A錯誤；由于A、E擺長相同,這兩個擺的固有周期相同,E擺會出現(xiàn)共振現(xiàn)象振幅最大,B

錯誤,C正確;其他各擺的擺長不同，固有周期不同,D錯誤。

7.D小球運動過程中，彈簧的彈力對其做功，小球的機械能不守恒，但小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,A

錯誤;根據(jù)對稱性可知，小球在最低點時的加速度大小等于最初彈簧處于原長時的加速度大小,為a=gsin

6,B錯誤;彈簧彈力與重力沿斜面方向的分力的合力充當小球運動的回復力,C錯誤;小球在平衡位置時滿

足mgsin。=kA,所以小球做簡諧運動的振幅A=——"D正確。

8.C小球運動過程中只有重力做功,機械能守恒,A錯誤;繩中拉力的大小和方向時刻發(fā)生變化,拉力的沖量

與時間不是正比關系,B錯誤;設擺線長為L,小球從右側(cè)最高點向最低點擺動時速度逐漸增大,經(jīng)過的時間

匕="2mF=55,從最低點向左側(cè)最高點擺動過程中速度逐漸減小到零,經(jīng)過的時間t20X2nF三J

從左側(cè)最高點向最低點擺動時速度逐漸增大,經(jīng)過的時間13=^X231J工三J，從最低點向右側(cè)最高點擺動

過程中速度逐漸減小到零,經(jīng)過的時間口=：義2nR5，故C正確;根據(jù)機械能守恒定律，小球到達最高

點的高度左右相同，由于擺長發(fā)生變化,最大位移不相等,如圖所示,D錯誤。

9.BD兩種情況下,模擬乘員的動量變化量相同,根據(jù)動量定理1=Ap,模擬乘員受到撞擊力的沖量相同,A、

C錯誤;安全氣囊打開時,模擬乘員速度變化的時間增加,而動量變化量不變,則模擬乘員的動量變化慢,根據(jù)

Ft=Ap可知,模擬乘員受到的撞擊力小,B、D正確。

10.AC兩車和人組成的系統(tǒng)所受合外力為零,動量守恒,取向右為正方向，有0=5mv甲-6mv乙,則甲、乙兩車

運動中速度大小之比為」=1，動量大小之比為」=1，A正確,B錯誤;設甲車和乙車移動的距離分別為x甲和x

乙5乙5

乙，則有X甲二一mt,X乙二一乙t,又X甲+x乙=L,聯(lián)立解得X甲X乙=9,C正確，D錯誤。

中乙1111

11.AD萬時刻彈簧彈力為0,小球位移為-A,則小球在平衡位置時有kA=mg,得彈簧的勁度系數(shù)k=—,t=0時

刻小球在正的最大位移處,彈簧的伸長量為2A,則彈力F=k-2A=2mg,A正確,B錯誤；了~,時間段，回復力一

直沿正方向，由I=Ft可知，回復力的沖量不為0,C錯誤;時間段，小球從最高點振動到最低點,彈簧的形

變量增大,彈簧的彈性勢能增大,根據(jù)能量守恒定律，小球動能與重力勢能之和減小,D正確。

12.BCD在一個周期內(nèi)擺球會兩次經(jīng)過最低點,此時擺線拉力最大，由圖乙可知單擺周期為1.6s,A錯誤；

由T=2JI「得單擺擺長為1=J=0.64m,B正確；設擺角為9,當擺球擺到最高點時擺線拉力最小,Fmin=mg

COS0①

設擺球運動至最低點時的速度大小為V,根據(jù)機械能守恒定律有;mv2=mgl（1-COS。）②

2

在最低點時,根據(jù)牛頓第二定律有F皿-mg=m—③

聯(lián)立①②③式解得Fmi?=0.96N,C正確;單擺的周期與擺球質(zhì)量無關,若僅將擺球質(zhì)量變?yōu)?00g,單擺周期

不變,D正確。

13.答案⑴AC（2分）（2）”（+J（2分）1.565（2分）

（3）W（I,-I.-）（2分）

'一T

解析（1）彈性繩在擺動過程中長度會發(fā)生變化,影響測量結果，應選長約1m的細線,A正確,B錯誤;實驗

中應減小空氣阻力的影響,所以選擇直徑約1cm的均勻鐵球,C正確,D錯誤。

⑵單擺的周期T=2五得g="（+-）

小球直徑d=15mm+13X0.05mm=15.65mm=l.565cm

⑶根據(jù)單擺周期公式得

T=2n個=2mJ—

聯(lián)立解得

14.答案⑴③②④⑤①（2分）（2）＞（1分）⑶見解析（2分）

（4）rmJ=mlyJ+1112J（3分）

解析（1）本實驗應按③②④⑤①順序操作。

（2）為了保證碰撞前后入射小球的速度方向不變,必須使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量,即mDmz。

（3）檢測斜槽末端切線水平的做法是:將小球無初速輕放在斜槽末端，若小球不滾動,則說明斜槽末端水平。

（4）若碰撞前后動量守恒,則有

miv^mivi'+nkV2'

設斜面傾角為9,則

解得Z=i111Az+m2

15.答案（1）］I（2）—2（3）［imv,負號表示方向與初速度方向相反

解析（1）根據(jù)動量守恒定律有2mv，=mv

解得v'=gv（2分）

2

（2）碰撞前系統(tǒng)總動能Ek=1mv（l分）

碰撞后系統(tǒng)總動能EJ=3-2mv*2=V（1分）

2

碰撞過程中系統(tǒng)總動能損失AEk=E「Ek'=—（2分）

4

⑶碰撞過程中物體A受到的沖量1=Ap^mv-mv=-|mv,負號表示方向與初速度方向相反（2分）

16.答案(l)mgsin。(2)3mg(l—cos)(3)

解析（1）小球重力沿切線方向的分力提供回復力，剛釋放時小球回復力的大小F^nigsin0（2分）

⑵在最高點，小球速度為0,沿繩方向，由牛頓第二定律有

Ti-mgcos0=0

得繩的拉力Ti二mgcos0（2分）

從釋放至小球到最低點，由動能定理有

mgl（1-cos。）=1mv2

在最低點由牛頓第二定律有

2

T2_mg=m—

得繩的拉力T2=3mg-2mgcos。（2分）

所以AT=T2-Ti=3mg（l-cos。）（1分）

⑶小球做簡諧運動,周期為

k2吁

小球從釋放至運動到最低點所用的時間為

廿￡「（1分）

可得重力的沖量為Ic=mgt=~J二（2分）

17.答案（1）2m/s（2）jm/s（3）|m

解析（1）對A受力分析可得F-umg=Mai（l分）

由勻變速直線運動公式得2=2a1x（l分）

代入數(shù)據(jù)得VA=2m/s（1分）

（2）F的作用時間為t=——=ls

1

2

F撤去前,B的加速度為a2=ug=lm/s

F撤去瞬間B的速度為VB=a2t=lm/s（1分）

F撤去后,A、B組成的系統(tǒng)動量守恒,MvA+mvB=（M+m）v（l分）

代入數(shù)據(jù)得V=gm/s（1分）

2

（3）F撤去前,B的位移為XB=ia2t=0.5m

A的位移為XA=—t=l