（2021新人教版）高中物理选修性必修第一册模块综合测评.docx

1、模块模块综合测评综合测评 (满分:100 分;时间:90 分钟) 一、选择题一、选择题(本题共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分。在每小题给出的四个选项中,第 19 小题只有一 个选项符合题目要求,第 1012 小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得 4 分,选不全的得 2 分, 选错或不答的得 0 分) 1.如图所示,竖直墙壁两侧固定着两轻质弹簧,水平面光滑,一弹性小球在两弹簧间往复运动。把小 球和弹簧视为一个系统,则在小球运动过程中() A.系统的动量守恒,动能守恒 B.系统的动量守恒,机械能守恒 C.系统的动量不守恒,机械能守恒 D.系统的动量不守恒,动能守恒 2.下列说法正确

2、的是() A.在摆角很小时,单摆的周期与振幅有关 B.只有发生共振时,受迫振动的频率才等于驱动力的频率 C.用光导纤维传送信息是光的衍射的应用 D.两列波相叠加产生干涉现象,振动加强区域与减弱区域应交替出现 3.惠更斯利用摆的等时性原理制成了第一座摆钟。如图 1 所示为日常生活中我们能见到的一种摆钟, 图 2 所示为摆的结构示意图,圆盘固定在摆杆上,螺母可以沿摆杆上下移动。在甲地走时准确的摆钟 移到乙地,未做其他调整时摆动加快了,下列说法正确的是() A.甲地的重力加速度较大,若要调准,可将螺母适当向下移动 B.甲地的重力加速度较大,若要调准,可将螺母适当向上移动 C.乙地的重力加速度较大,若

3、要调准,可将螺母适当向下移动 D.乙地的重力加速度较大,若要调准,可将螺母适当向上移动 4.一个质点做简谐运动的振动图像如图所示,下列说法中不正确的是() A.质点的振动频率为 4 Hz B.在 10 s 内,质点经过的路程是 20 cm C.在 5 s 末,质点的速度为零,加速度最大 D.t=1.5 s 和 t=4.5 s 两时刻质点的位移大小相等,都是2 cm 5.一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t=0 时刻的波形如图所示,质点 P 的 x 坐标为 3 m。已知任意 振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.4 s。下列说法正确的是() A.波速为 4 m/s B.波的频率为

4、 2.5 Hz C.x 坐标为 15 m 的质点在 t=0.2 s 时恰好位于波谷 D.x 坐标为 22 m 的质点在 t=0.2 s 时恰好位于波峰 6.如图所示,光源 S 从水面下向空气斜射一束复色光,在 A 点分成 a、b 两束,则下列说法正确的是 () A.在水中 a 光的折射率大于 b 光 B.在水中 a 光的速度大于 b 光 C.若 a、b 光由水中射向空气发生全反射,a 光的临界角较小 D.分别用 a、b 光在同一装置上做双缝干涉实验,a 光产生的干涉条纹间距小于 b 光产生的 7.如图所示,一由玻璃制成的三棱镜的横截面为直角三角形 ABC,其中 AB=AC,该三棱镜对红光的折射

5、 率大于 2。一束平行于 BC 边的白光射到 AB 面上,光束先在 AB 面折射后射到 BC 面上,接着又从 AC 面射出。下列说法不正确的是() A.各色光在 AB 面的折射角都小于 30 B.各色光在 BC 面的入射角都大于 45 C.有的色光可能不在 BC 面发生全反射 D.从 AC 面射出的光束中红光在最下方 8.如图所示,表面光滑的楔形物块 ABC 固定在水平地面上,ABC”“=”或 “”)。 (2)步骤中,小球 1 对木条的撞击点为图中的点,小球 2 对木条的撞击点为图中的 点。 (3)若再利用天平测量出两小球的质量,则满足表示两小球碰撞前后动量守恒。 14. (10 分)小明和小

6、强两位同学根据老师的要求到实验室想利用双缝干涉实验仪测量光的波长,实 验老师给他们提供(如图甲所示的)实验仪器。接通电源使光源正常发光。回答下列问题: 甲 (1)一开始小明和小强同学按图甲所示将仪器安装在光具座上之后,在目镜中什么也看不到,两人看 了说明书之后,相互配合做了如下调节:一是调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上;二是调 节单缝与双缝,使缝的中点位于遮光筒轴线上。但是这次小明同学在目镜中看到了模糊不 清的条纹,为了得到清晰的条纹,因仪器装置较长,一人无法完成操作,两人开始分工,小明在目镜中 观察,小强必须前后微调(填写图中所给的仪器名称)才能看到清晰的干涉条纹。 (2)经过认真、

7、正确地调节,小明和小强看到了彩色干涉条纹,说明在实验装置当中缺少了。 小明和小强认为同样可以测出彩色条纹间距,从而测出光源发出的光的波长,因此调节出如图乙、丙、 丁所示的三个彩色条纹图样,请问观察到图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是(填“偏 左”或“偏右”)的。 (3)观察到图乙情景时,将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第 1 条亮纹,此 时手轮上的示数为 20.00 mm。然后转动测量头,使分划板中心刻线与第 9 条亮纹中心对齐,记下此时 手轮上的示数为 3.00 mm,求得相邻亮纹的中心间距x=mm。 (4)已知双缝间距 d=0.200 mm,测得双缝到光屏的距离 L

8、=700 mm,由计算表达式=,求得所 测光源发出光的波长为nm(结果保留三位有效数字)。 15. (6 分)如图所示,三根长度均为 l0的绳 l1、l2、l3组合系住一质量分布均匀的小球 m,球的直径为 d(dl0),绳 l2、l3与天花板的夹角=30。则: (1)若小球在纸面内做小角度的左右摆动,周期 T1为多少? (2)若小球做垂直于纸面的小角度摆动,周期 T2又为多少? 16. (6 分)一列简谐横波在 x 轴上沿 x 轴正方向传播,介质中 a、b 两质点的平衡位置分别位于 x 轴 上 xa=0、xb=-6 m 处,t=0 时,a 质点恰好经过平衡位置向上运动,b 质点正好到达最高点,

9、且 b 质点到 x 轴的距离为 4 cm,已知这列波的频率为 25 Hz。求: (1)1 s 时间内,a 质点运动的路程; (2)若 a、b 的平衡位置之间的距离小于一个波长,求该波的波速。 17. (8 分)如图,一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为 R 的半圆柱,玻璃砖长为 L。一束单色光垂 直于玻璃砖上表面射入玻璃砖,且覆盖玻璃砖整个上表面,已知玻璃砖对该单色光的折射率为 n= 2, 真空中的光速 c=3.010 8 m/s,求: (1)单色光在玻璃砖中的传播速度; (2)半圆柱面上有光线射出的表面积。 18.（ 16 分)如图甲所示,质量 m=1 kg 的小滑块(可视为质点),从固定的四

10、分之一光滑圆弧轨道的最 高点 A 由静止滑下,经最低点 B 后滑上位于水平面的木板,并恰好未从木板的右端滑出。已知木板质 量 M=4 kg,上表面与圆弧轨道相切于 B 点,木板下表面光滑,滑块滑上木板后运动的 v-t 图像如图乙 所示,取 g=10 m/s 2,求: (1)圆弧轨道的半径及滑块滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小; (2)滑块与木板间的动摩擦因数及木板的长度。 甲乙 答案全解全析答案全解全析 1.C在小球与弹簧作用的时间内,小球与弹簧组成的系统受到了墙的作用力,故系统动量不守恒;系 统只发生动能和弹性势能的相互转化,故机械能守恒,选项 C 正确。 2.D由单摆的周期公式 T=2

11、 ? ?知,单摆的周期与振幅无关,A 错误;受迫振动的频率总等于驱动力的 频率,当驱动力的频率接近物体的固有频率时,振动显著增强,当驱动力的频率等于物体的固有频率 时,发生共振,故 B 错误;用光导纤维传送信息是利用光的全反射,故 C 错误;两列波相叠加产生干涉 现象时,振动加强区域与减弱区域间隔出现,这些区域的位置不变,故 D 正确。 3.C摆钟从甲地移到乙地,摆动加快,说明周期变小,由 T=2 ? ?,可知重力加速度变大;要使摆钟从 甲地移到乙地周期不变,则应增加摆长,即将螺母适当向下移动,故 C 正确。 4.A由图读出质点振动的周期 T=4 s,则频率 f=1 4Hz=0.25 Hz,故

12、 A 说法错误。一个周期内质点通过 的路程是 4A,则 t=10 s=2.5T 内质点经过的路程是 s=2.54A=102 cm=20 cm,故 B 说法正确。在 5 s 末,质点处于正向最大位移处,速度为零,加速度最大,故 C 说法正确。质点做简谐运动的表达式为 x=A sin 2 ?t=2 sin 2t cm,则当 t=1.5 s 时,x= 2cm;由图可看出,t=4.5 s 时刻与 t=1.5 s 时刻质点 的位移相等,故 D 说法正确。 5.D任意振动质点连续两次通过平衡位置所用时间为半个周期,即1 2T=0.4 s,得 T=0.8 s,f= 1 ?=1.25 Hz,选项 B 错误;由

13、题图知该波的波长=4 m,波速 v=? ?=5 m/s,选项 A 错误;画出 t=0.2 s 时的波形图 如图所示,因 15 m=3+3 4,故 x 坐标为 15 m 的质点与 x=3 m 处的质点振动情况一样,即恰好位于平 衡位置,选项 C 错误;因 22 m=5+1 2,故 x=22 m 处的质点与 x=2 m 处的质点振动情况一样,即恰好 位于波峰,选项 D 正确。 6.B由题知,两光束的入射角 i 相同,折射角 rarb,根据折射定律可得水对 a、b 光的折射率 nanb, 选项 A 错误;由公式 n=? ?分析得知,在水中 a 光的速度比 b 光的速度大,故 B 正确;由于水对 a

14、光的折 射率小,由 sin C=1 ?分析知,若 a、b 光由水中射向空气发生全反射,a 光的临界角较大,故 C 错误;频 率 fab,根据公式x=? ?,知 a 光产生的双缝干涉条纹间距大于 b 光产生的,故 D 错误。 7.C设红光在 AB 面的折射角为,由折射定律知sin45 sin? 2,解得 sin 1 2;因为红光的波长最长,折射 角最大,所以各色光在 AB 面的折射角都小于 30,故 A 说法正确。由几何关系知,各色光射向 BC 面 时,入射角都大于 45,故 B 说法正确。由临界角公式 sin C=1 ?知,各色光全反射的临界角都小于 45,各色光都在 BC 面发生全反射,故

15、C 说法错误。由于红光射向 BC 面时的入射角最大,故红光射 到 AC 面时在最下方,故 D 说法正确。 8.C质量相同的物块 a 和 b 分别从斜面顶端沿 AB、AC 由静止自由滑下,设斜面倾角为,则物块在 斜面上的加速度大小为 a=g sin ;设斜面高度为 h,则物块在斜面上滑行的时间为 t= 2? ?sin?= 2? ?sin2;由 于ABC(2 分)(2)M(1 分)N(1 分)(3) ?1 ?2= ?1 ?3+ ?2 ?1(2 分) 解析(1)为防止碰撞后入射球反弹,要求入射球的质量大于被碰球的质量,即 m1m2。 (2)在实验步骤中,被碰小球 2 静止放置在水平轨道的末端,入射小

16、球 1 从斜轨上 A 点由静止 释放,则碰撞后入射球的速度稍小一点,将碰到 M 点,而被碰球的速度较大,将碰到 N 点。 (3)由平抛运动规律有 x=v0t,h=1 2gt 2,所以 v 0= ? 2? ? ,当水平位移相等时,v0与 1 ?成正比(与竖直位移的 二次方根成反比)。 动量守恒要验证的表达式是 m1v0=m1v1+m2v2 即 ?1 ?2= ?1 ?3+ ?2 ?1 14.答案(1)相互平行(1 分)凸透镜(1 分)(2)滤光片(2 分)偏右(2 分)(3)2.125(2 分) (4)? ? (1 分)607(1 分) 解析(1)单缝与双缝相互平行是干涉条纹清晰的前提条件,所以必

17、须调节单缝与双缝相互平行;在 调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上,单缝与双缝相互平行后,还必须认真前后微调凸透镜, 才能在光屏上得到清晰的干涉条纹图样。 (2)不加滤光片,观察到的是复色光的彩色条纹;根据实际操作易知,观察到图乙情景时目镜中心 相对于遮光筒轴线是偏右的。 (3)相邻亮纹的中心间距为x=?1-?9 91= 20.003.00 8 mm=2.125 mm。 (4)由x=? ?知= ? ? ,代入数据得=0.2002.125 700 mm=6.0710 -4 mm=607 nm 15.答案(1)2 2?0+d 2? (2)2 3?0+d 2? 解析(1)小球以 O为圆心做简谐运

18、动,所以摆长 l=l0+? 2(1 分) 振动的周期为 T1=2 ? ?=2 ?0+? 2 ? =2 2?0+d 2? (2 分) (2)小球以 O 为圆心做简谐运动,摆长 l=l0+l0sin +? 2(1 分) 振动周期为 T2=2 ? ?=2 ?0+?0sin?+? 2 ? =2 3?0+d 2? (2 分) 16.答案(1)4 m(2)600 m/s 解析(1)a 质点在一个周期内运动的路程 s0=4A=0.16 m(1 分) 1 s 内的周期数 n=f1 s=25(1 分) 质点 a 在 1 s 内运动的路程 s=ns0=4 m(1 分) (2)因为横波在 x 轴上沿 x 轴正方向传

19、播,a、b 的平衡位置之间的距离小于一个波长,且 t=0 时,a 质点恰好经过平衡位置向上运动,b 质点正好到达最高点,可知 xa-xb=1 4=6 m(1 分) 则=24 m(1 分) 解得 v=? ?=f=2425 m/s=600 m/s(1 分) 17.答案(1)2.1210 8 m/s(2) 2RL 解析(1)由 n=? ?得 v= ? ?=2.1210 8 m/s(结果中保留根号也给分)(2 分) (2)光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面,出射时可能发生全反射,光路如图, 设发生全反射的临界角为 C,由 sin C=1 ?(1 分) 得 C= 4(1 分) 则半圆柱面上有光线射出

20、的表面积为 S=2CRL(2 分) 得 S= 2RL(2 分) 18.答案(1)5 m30 N(2)0.410 m 解析(1)由题图乙可知,滑块刚滑上木板时的速度大小 v=10 m/s,滑块在光滑圆弧轨道下滑的过程, 根据机械能守恒定律得 mgR=1 2mv 2(2 分) 解得 R=5 m(1 分) 滑块滑到圆弧轨道最低点时,由牛顿第二定律得 F-mg=m? 2 t(2 分) 解得 F=30 N(1 分) 根据牛顿第三定律知,滑块滑到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小为 30 N(1 分) (2)滑块在木板上滑行时,木板与滑块组成的系统动量守恒,取向右为正方向,由动量守恒定律得 mv=(m+M)v(2 分) 解得 v=2 m/s(1 分) 滑块在木板上滑行过程,由动量定理得-mgt=mv-mv(2 分) 由图知 t=2 s,解得=0.4(1 分) 由能量守恒定律得 1 2mv 2-1 2(m+M)v 2=mgl(2 分) 解得 l=10 m(1 分)