人教版高中物理新教材同步講義 選擇性必修第一冊 模塊綜合試卷(二)（含解析）

模塊綜合試卷(二)(滿分：100分)一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1．(2022·昆山文峰高級中學(xué)期中)物體做簡諧運動時，下列敘述正確的是()A．平衡位置是回復(fù)力為零的位置B．處于平衡位置的物體，一定處于平衡狀態(tài)C．物體到達(dá)平衡位置時，合力一定為零D．物體到達(dá)平衡位置時，回復(fù)力不一定為零答案A解析平衡位置是回復(fù)力等于零的位置，但此時物體不一定處于平衡狀態(tài)，即物體所受合力不一定為零。例如單擺在擺到達(dá)最低點時即為平衡位置，但此時擺的合力并不為零，也不是平衡狀態(tài)，故選A。2．(2022·湖北高二期末)如圖，在地球某一位置實驗獲得兩個單擺的受迫振動共振圖線，則關(guān)于兩單擺振動情況，下列說法正確的是()A．圖線Ⅰ與圖線Ⅱ單擺擺長之比為4∶25B．圖線Ⅱ擺長約為1mC．若撤去驅(qū)動力后使單擺做簡諧運動，運動到最低點時合外力為零D．若撤去驅(qū)動力后使單擺做簡諧運動，運動到最低點時加速度為零答案B解析由題圖可知，兩單擺的固有頻率分別為0.2Hz和0.5Hz，則固有周期分別為5s和2s，由單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，可得l＝eq\f(gT2,4π2)，解得圖線Ⅰ與圖線Ⅱ單擺擺長之比為25∶4，圖線Ⅱ擺長為L2≈1m，A錯誤，B正確；若撤去驅(qū)動力后使單擺做簡諧運動，運動到最低點時，回復(fù)力為零，合外力作為向心力(不為零)，具有向心加速度，C、D錯誤。3．下列四幅圖為光的相關(guān)現(xiàn)象，關(guān)于它們的說法正確的是()A．圖甲中若改變復(fù)色光的入射角，則b光先在水珠中發(fā)生全反射而不能射出水珠B．圖乙為光導(dǎo)纖維示意圖，內(nèi)芯的折射率比外套的折射率小C．圖丙是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的D．圖丁中的M、N是偏振片，P是光屏，當(dāng)M固定不動，緩慢轉(zhuǎn)動N時，光屏P上的光亮度會發(fā)生變化，此現(xiàn)象表明光波是一種橫波答案D解析根據(jù)題圖甲可知，復(fù)色光能夠進(jìn)入水珠，則一定能射出水珠，A錯誤；題圖乙為光導(dǎo)纖維示意圖，內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，B錯誤；題圖丙是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凹陷的，C錯誤；題圖丁中的M、N是偏振片，P是光屏，當(dāng)M固定不動，緩慢轉(zhuǎn)動N時，光屏P上的光亮度會發(fā)生變化，發(fā)生偏振現(xiàn)象，此現(xiàn)象表明光波是一種橫波，D正確。4．(2023·乾安縣第七中學(xué)高二月考)如圖所示，虛線和實線分別為甲、乙兩個單擺做簡諧運動的圖像，則()A．甲、乙兩個單擺的振幅分別為2cm、－1cmB．甲、乙兩個單擺的機械能可能相等C．第4s末，甲、乙兩個擺球的加速度均為零D．第2s末甲的速度達(dá)到最大，乙的向心加速度達(dá)到最大答案B解析振幅為偏離平衡位置的最大距離，故甲、乙兩個單擺的振幅分別為2cm、1cm，A錯誤；擺球質(zhì)量未知，故甲、乙兩個單擺的機械能可能相等，B正確；第4s末，兩擺球均在平衡位置，故甲、乙兩擺球切線方向的加速度均為零，但向心加速度均不為零，C錯誤；第2s末甲處于平衡位置，速度達(dá)到最大，乙處于最大位移處，速度為零，向心加速度為零，D錯誤。5．(2023·鹽亭中學(xué)高二月考)如圖所示，甲、乙分別是a、b兩束單色光用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行實驗得到的干涉圖樣，下列關(guān)于a、b兩束單色光的說法正確的是()A．a(chǎn)、b光在真空中的波長滿足λa>λbB．a(chǎn)、b光在玻璃中的折射率滿足na<nbC．若這兩束光分別為紅光和紫光，則a為紅光D．若a、b光分別從玻璃射入空氣，則a光臨界角較小答案D解析根據(jù)雙縫干涉相鄰條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可得，在其他條件不變的情況下，相干光的波長越大，條紋間距越大，由題圖可知a光的波長小于b光的波長，故選項A錯誤；由于a光的波長小于b光的波長，所以a光的頻率大于b光的頻率，若這兩束光分別為紅光和紫光，則b光為紅光，故選項C錯誤；由于對于同一種介質(zhì)，頻率越大，折射率越大，故a光在玻璃中的折射率大于b光在玻璃中的折射率，由n＝eq\f(1,sinC)知a光的臨界角小于b光的臨界角，故選項D正確，B錯誤。6．(2022·陳州高級中學(xué)高一期末)2021年5月15日，“天問一號”探測器在火星成功著陸。假定火星上風(fēng)速約為18m/s，火星大氣密度約為1.3×10－2kg/m3，“祝融號”火星車迎風(fēng)面積約為6m2，風(fēng)垂直吹到火星車上速度立刻減為零。則火星車垂直迎風(fēng)面受到的壓力約為()A．1.4N B．25NC．140N D．2500N答案B解析設(shè)t時間內(nèi)吹到火星車上的氣體質(zhì)量為m，則m＝ρSvt，根據(jù)動量定理－Ft＝0－mv，解得F＝ρSv2≈25N，根據(jù)牛頓第三定律，火星車垂直迎風(fēng)面受到的壓力約為25N，故選B。7．一列簡諧橫波在t＝0.4s時刻的波形如圖甲所示，P、Q、M為該橫波上的三個質(zhì)點，它們的平衡位置坐標(biāo)分別為xP＝6m、xQ＝10m、xM＝15m，質(zhì)點M的振動圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是()A．波速是25m/s，傳播方向沿x軸負(fù)方向B．質(zhì)點P振動滯后于質(zhì)點QC．t＝0.6s時質(zhì)點Q的速度方向為沿y軸負(fù)方向D．t＝0.64s時質(zhì)點P位于正向最大位移處答案D解析由題圖甲可知波長為λ＝20m，由題圖乙可知周期為T＝0.8s，根據(jù)v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(20,0.8)m/s＝25m/s，由振動圖像可知，t＝0.4s時，質(zhì)點M通過平衡位置向下運動，由同側(cè)法可知，波沿x軸正方向傳播，故A錯誤；因為波沿x軸正方向傳播，所以質(zhì)點Q振動滯后于質(zhì)點P，故B錯誤；t＝0.4s時，質(zhì)點Q運動到負(fù)向最大位移處，t＝0.6s時，即經(jīng)過四分之一周期，Q點運動到平衡位置，速度方向為沿y軸正方向，故C錯誤；波的傳播速度為25m/s，從平衡位置x＝5m處傳播到x＝6m處，用時為t＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(1,25)s＝0.04s，所以，質(zhì)點P經(jīng)0.04s振動到平衡位置，再經(jīng)0.2s運動到正向最大位移處，即t＝0.64s時，質(zhì)點P位于正向最大位移處，故D正確。8.(2023·前黃高級中學(xué)月考)如圖所示，圖中ABC部分為一透明材料做成的柱形光學(xué)元件的橫截面，該種材料折射率n＝eq\f(5,3)，AC為一半徑為R的四分之一圓弧，D為圓弧面圓心，ABCD構(gòu)成正方形。在D處有一紅色點光源，在紙面內(nèi)照射弧面AC，若只考慮首次從圓弧AC直接射向AB、BC的光線，則以下說法正確是(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()A．光從該材料到空氣的臨界角為53°B．該光學(xué)元件的BC邊上有光射出的長度為eq\f(1,4)RC．照射在AC邊上的入射光，有弧長為eq\f(4,45)πR區(qū)域的光不能從AB、BC邊直接射出D．將點光源換成紫光，則AB邊上有光射出的長度增大答案C解析設(shè)光從該材料到空氣的臨界角為C，則有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,5)，故C＝37°，故A錯誤；假設(shè)光線沿DE方向照射到AB面上正好發(fā)生全反射，DE與弧AC相交于F，則∠ADE＝37°，如圖所示假設(shè)光線沿DG方向照射到BC面上正好發(fā)生全反射，DG與弧AC相交于H，可知∠CDG＝37°，則∠GDE＝16°，則光線不能射出對應(yīng)的弧長FH＝eq\f(4πR,45)，即照射在AC邊上的入射光，有弧長為eq\f(4,45)πR區(qū)域的光不能從AB、BC邊直接射出，故C正確；由幾何知識求得該光學(xué)元件的BC邊上有光射出部分的長度為CG＝Rtan37°＝eq\f(3,4)R，故B錯誤；若將點光源換成紫光，由于紫光的頻率大于紅光的頻率，故在該種材料中紫光的折射率大于紅光的折射率，根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，可知從該種材料中到空氣中，紫光的臨界角小于紅光的臨界角，則AB邊上有光射出的長度將變短，故D錯誤。二、多項選擇題：本題共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，有選錯的得0分。9.如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷。設(shè)兩列波的振幅均為5cm，且在圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m。C點是BE連線的中點，下列說法正確的是()A．C、E兩點都保持靜止不動B．圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為20cmC．圖示時刻C點正處在平衡位置且向上運動D．從圖示的時刻起經(jīng)0.25s后，B點通過的路程為10cm答案BC解析E點是波峰與波峰相遇，是振動加強的點，振幅為2A，故A錯誤；A是波峰與波峰相遇，B是波谷與波谷相遇，所以A、B兩點都是振動加強的點，在題圖所示時刻A、B兩點的豎直高度差為20cm，故B正確；題圖所示時刻點C處于平衡位置，兩列波單獨引起的速度均向上，故點C此時的合速度向上，故C正確；B點是振動加強的點，振幅為2A＝10cm，由周期公式T＝eq\f(λ,v)＝0.5s，所以從題圖所示時刻起經(jīng)0.25s，B質(zhì)點通過的路程為20cm，故D錯誤。10.帶有eq\f(1,4)光滑圓弧軌道質(zhì)量為M的小車靜止置于光滑水平面上，如圖所示，一質(zhì)量也為M的小球以速度v0水平?jīng)_上小車，到達(dá)某一高度后，小球又返回小車的左端，則()A．小球以后將向左做平拋運動B．小球?qū)⒆鲎杂陕潴w運動C．此過程小球?qū)π≤囎龅墓閑q\f(1,2)Mv02D．小球在弧形槽上上升的最大高度為eq\f(v02,2g)答案BC解析上升到最高點時小球與小車相對靜止，有共同速度v′，由動量守恒定律和機械能守恒定律有Mv0＝2Mv′，eq\f(1,2)Mv02＝2×(eq\f(1,2)Mv′2)＋Mgh，得h＝eq\f(v02,4g)，D錯誤；從小球滾上到滾下并離開小車，系統(tǒng)在水平方向上的動量守恒，由于無摩擦力做功，機械能守恒，此過程類似于彈性碰撞，作用后兩者交換速度，即小球速度變?yōu)榱?，開始做自由落體運動，B、C正確，A錯誤。11.在光纖制造過程中，由于拉伸速度不均勻，會使得拉出的光纖偏離均勻的圓柱體，而呈現(xiàn)圓臺形狀(如圖所示)。已知此光纖長度為L，圓臺對應(yīng)底角為θ，折射率為n，真空中光速為c?，F(xiàn)光從下方垂直射入下臺面，則()A．光從真空射入光纖，光的頻率不變B．光通過此光纖到達(dá)小截面的最短時間為eq\f(L,c)C．從上方截面射出的光束一定是平行光D．若滿足sinθ>eq\f(1,n)，則光在第一次到達(dá)光纖側(cè)面時不會從光纖側(cè)面射出答案AD解析光的頻率由光源決定，與介質(zhì)無關(guān)，所以光從真空射入光纖，光的頻率不變，故A正確；光通過此光纖到達(dá)小截面的最短距離為L，光在光纖中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，則光通過此光纖到達(dá)小截面的最短時間為t＝eq\f(L,v)＝eq\f(nL,c)，故B錯誤；通過光纖側(cè)面反射后再從上方截面射出的光束與垂直射出上方截面的光束不平行，故C錯誤；設(shè)臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)，光第一次到達(dá)光纖側(cè)面的入射角等于θ，當(dāng)θ>C，即sinθ>eq\f(1,n)時，發(fā)生全反射，光不會從光纖側(cè)面射出，故D正確。12.小車靜止在光滑水平地面上，站在車上的人練習(xí)打靶，靶裝在車上的另一端，如圖所示。已知車、人、槍和靶的總質(zhì)量為M(不含子彈)，每顆子彈質(zhì)量為m，共n發(fā)，打靶時，槍口到靶的距離為d。若每發(fā)子彈打入靶中，就留在靶里，且待前一發(fā)打入靶中后，再打下一發(fā)。則以下說法正確的是()A．待打完n發(fā)子彈后，小車將以一定的速度向右勻速運動B．待打完n發(fā)子彈后，小車應(yīng)停在射擊之前位置的右方C．在每一發(fā)子彈的射擊過程中，小車所發(fā)生的位移相同D．在每一發(fā)子彈的射擊過程中，小車所發(fā)生的位移應(yīng)越來越大答案BC解析子彈、槍、人、車、靶組成的系統(tǒng)所受的合外力為零，系統(tǒng)的動量守恒。子彈射擊前系統(tǒng)的總動量為零，子彈射入靶后總動量也為零，故小車仍然是靜止的。在子彈射出槍口到打入靶中的過程中，小車向右運動，所以第n發(fā)子彈打入靶中后，小車應(yīng)停在原來位置的右方，待打完n發(fā)子彈后，小車將靜止不動，故A錯誤，B正確；設(shè)子彈射出槍口的速度大小為v，車后退的速度大小為v′，以子彈射出方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律有0＝mv－[M＋(n－1)m]v′，子彈勻速前進(jìn)的同時，車勻速后退，故有vt＋v′t＝d，故車后退位移大小為：Δx＝v′t＝eq\f(md,nm＋M)，每發(fā)子彈從發(fā)射到擊中靶過程，小車均后退相同的位移Δx，故C正確，D錯誤。三、非選擇題：本題共6小題，共60分。13．(6分)某同學(xué)做“用單擺測量重力加速度”的實驗時：(1)如果他測得的g值偏小，可能的原因是________。A．測擺線長時測了懸線的總長度B．?dāng)[線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了，使周期變大了C．開始計時時，停表過遲按下D．實驗中誤將49次全振動的次數(shù)記為50次(2)為了提高實驗精度，在實驗中可改變幾次擺長l并測出相應(yīng)的周期T，從而得出一組對應(yīng)的l與T2的數(shù)據(jù)如圖甲所示，再以l為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)將所得數(shù)據(jù)連成直線，并求得該直線的斜率為k，則重力加速度g＝________。(用k表示)(3)同學(xué)還利用計算機繪制了a、b兩個擺球的振動圖像(如圖乙)，由圖可知，兩單擺擺長之比eq\f(la,lb)＝________。答案(1)B(2)eq\f(4π2,k)(3)eq\f(4,9)(每空2分)解析(1)測擺線長時測了懸線的總長度，導(dǎo)致擺線偏長，據(jù)g＝eq\f(4π2l,T2)可知，測得的重力加速度偏大，A錯誤；擺線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了，使周期變大了，導(dǎo)致測得的重力加速度偏小，B正確；開始計時時，停表過遲按下，導(dǎo)致測量時間偏短，周期偏小，測得的重力加速度偏大，C錯誤；實驗中誤將49次全振動的次數(shù)記為50次，導(dǎo)致周期偏小，測得的重力加速度偏大，D錯誤。(2)由單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，可得T2＝eq\f(4π2,g)l，圖線的斜率k＝eq\f(4π2,g)，可解得g＝eq\f(4π2,k)。(3)由題圖乙可知，兩單擺的周期之比eq\f(Ta,Tb)＝eq\f(2,3)由周期公式可得擺長之比eq\f(la,lb)＝eq\f(4,9)。14．(6分)如圖甲所示，利用雙縫干涉測量光的波長的實驗中，雙縫間距d＝0.4mm，雙縫到光屏間的距離l＝0.5m，實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學(xué)可________。A．將單縫向雙縫靠近B．將屏向靠近雙縫的方向移動C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動D．使用間距更小的雙縫(2)某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖乙所示，則①分劃板在圖中A位置時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為xA＝11.1mm，在B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)為xB＝15.6mm，相鄰兩條紋間距Δx＝__________mm；②該單色光的波長λ＝________m。答案(1)B(2)①0.75②6.0×10－7(每空2分)解析(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，應(yīng)減小相鄰兩個亮條紋或暗條紋間的距離，由Δx＝eq\f(l,d)·λ知可增大雙縫間距d，或減小雙縫到屏的距離l，A、C、D錯誤，B正確。(2)①相鄰兩個亮條紋或暗條紋間距Δx＝eq\f(xB－xA,n－1)＝eq\f(15.6mm－11.1mm,7－1)＝0.75mm②該單色光的波長λ＝eq\f(Δx·d,l)＝eq\f(0.75×10－3×0.4×10－3,0.5)m＝0.6×10－6m＝6.0×10－7m。15．(9分)(2022·贛州市第四中學(xué)期中)一簡諧橫波在某時刻(t＝0)的波形圖如圖中的實線所示，圖中的虛線是t＝0.2s時刻該波的波形，P是平衡位置在x＝3m處的質(zhì)點。(1)若該波沿x軸正方向傳播，求該波在0～0.2s內(nèi)傳播的距離s；(2)若該波的波速大小v＝35m/s，求質(zhì)點P在t＝0.2s時刻相對平衡位置的位移yP及其在0～0.2s內(nèi)通過的路程L。答案(1)(4n＋1)m(n＝0,1,2，…)(2)－2cm14cm解析(1)由題圖可知，該波的波長λ＝4m，若該波沿x軸正方向傳播，則該波在Δt時間內(nèi)傳播的最小距離x＝eq\f(λ,4)＝1m(2分)由周期性可知，該波在0～0.2s內(nèi)傳播的距離s＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ＝(4n＋1)m(n＝0,1,2，…)(2分)(2)若波速大小v＝35m/s，則該波的周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(4,35)s(2分)因為Δt＝0.2s＝1eq\f(3,4)T(1分)所以波沿x軸負(fù)方向傳播，在t＝0時刻，質(zhì)點P處于平衡位置并沿y軸正方向運動。在t＝0.2s時刻，質(zhì)點P到達(dá)負(fù)方向的最大位移處，可知yP＝－2cm(1分)在0～0.2s內(nèi)，質(zhì)點P通過的路程L＝7A＝14cm。(1分)16．(9分)(2023·榆林市月考)現(xiàn)要檢測一塊工業(yè)半球形玻璃磚的折射率。半球形玻璃磚的截面如圖所示，O是半球形玻璃磚的球心，MN是其中心軸，已知玻璃磚的半徑R＝1m，兩束與中心軸平行的相同檢測光a、b射入半球形玻璃磚，當(dāng)a光與中心軸MN的距離L＝0.5m時，時，b光在玻璃磚右側(cè)恰好發(fā)生全反射，求：(1)玻璃磚對檢測光的折射率n；(2)C點與F點間的距離x。(取sin15°＝0.26)答案(1)eq\r(2)(2)1.92m解析(1)由題意知，當(dāng)b光與中心軸MN距離s＝eq\f(\r(2),2)m時，發(fā)生全反射，根據(jù)幾何關(guān)系有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)(2分)解得n＝eq\r(2)(1分)(2)由題意知，a光從C點射出，如圖所示，由幾何關(guān)系知入射角i＝30°，由n＝eq\f(sinr,sini)(2分)解得折射角r＝45°(1分)在△COF中，∠CFE＝15°，CO＝1m，根據(jù)正弦定理有eq\f(x,sin30°)＝eq\f(CO,sin15°)(2分)解得x≈1.92m。(1分)17．(14分)(2022·冀州中學(xué)高一期末)如圖所示，固定光滑曲面軌道在O點與光滑水平地面平滑連接，地面上靜止放置一個表面光滑、質(zhì)量為3m的斜面體C。一質(zhì)量為m的小物塊A從高h(yuǎn)處由靜止開始沿軌道下滑，在O點與質(zhì)量為2m的靜止小物塊B發(fā)生碰撞，碰撞后A、B立即粘連在一起向右運動(碰撞時間極短)，平滑地滑上斜面體，在斜面體上上升的高度小于斜面體高度，重力加速度為g。求：(1)A、B碰撞過程中產(chǎn)生的熱量；(2)A和B沿C能上升的最大高度；(3)斜面體C獲得的最大速度。答案(1)eq\f(2mgh,3)(2)eq\f(h,18)(3)eq\f(\r(2gh),3)，方向水平向右解析(1)設(shè)A滑到曲面底端時的速度為v0，A下滑過程機械能守恒，則mgh＝eq\f(1,2)mv02(1分)設(shè)A、B碰后共同速度為v1，A、B碰撞過程動量守恒，則mv0＝(m＋2m)v1(1分)由能量守恒定律有Q＝mgh－eq\f(1,2)×3mv12(2分)解得A、B碰撞過程中產(chǎn)生的熱量Q＝eq\f(2mgh,3)(1分)(2)對A、B、C，由水平方向動量守恒有3mv1＝(3m＋3m)v共(1分)由能量守恒定律有eq\f(1,2)×3mv12－eq\f(1,2)×6mv共2＝3mgh′(1分)解得A和B沿C能上升的最大高度h′＝eq\f(h,18)(1分)(3)A、B一起沖上斜面體后又返回時，C獲得的速度最大，設(shè)此時AB共同速度為v2，C的速度為v3，由A、B與C水平方向動量守恒有3mv1＝3mv2＋3mv3(2分)由A、B與C系統(tǒng)機械能守恒有eq\f(1,2)×3mv12＝eq\f(1,