金版教程物理2024導學案選擇性必修第一冊人教版新模塊綜合測評含答案

《金版教程(物理）》2024導學案選擇性必修第一冊人教版新模塊綜合測評模塊綜合測評本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時間75分鐘。第Ⅰ卷(選擇題，共50分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分。在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1．下列說法正確的是()A．物體做受迫振動時，驅(qū)動力頻率越高，受迫振動的物體振幅越大B．醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速應(yīng)用了多普勒效應(yīng)C．兩列波發(fā)生干涉，振動加強區(qū)質(zhì)點的位移總比振動減弱區(qū)質(zhì)點的位移大D．一列波通過小孔發(fā)生了衍射，波源頻率越大，觀察到的衍射現(xiàn)象越明顯答案B解析物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，當驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，振幅達到最大，這種現(xiàn)象稱為共振，A錯誤；醫(yī)院檢查身體的彩超儀是通過測量反射波的頻率變化來確定血流的速度，顯然是運用了多普勒效應(yīng)原理，B正確；兩列波發(fā)生干涉，振動加強區(qū)質(zhì)點的振幅比振動減弱區(qū)質(zhì)點的振幅大，不能說振動加強區(qū)質(zhì)點的位移總比振動減弱區(qū)質(zhì)點的位移大，C錯誤；一列波通過小孔發(fā)生了衍射，如果孔的尺寸大小不變，使波源頻率增大，因為波速不變，根據(jù)λ＝eq\f(v,f)知，波長減小，衍射現(xiàn)象變得不那么明顯了，D錯誤。2．關(guān)于光，下列說法正確的是()A．光在水中的傳播速度大于在空氣中的傳播速度B．樹蔭下的太陽光斑大多呈圓形是因為光的衍射C.透過豎直放置的肥皂膜看豎直的日光燈，能看到彩色干涉條紋D．當光在水面上發(fā)生反射時，反射光是偏振光答案D解析由v＝eq\f(c,n)可知，光在水中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度，A錯誤；樹蔭下的太陽光斑大多是由小孔成像形成的，故呈圓形，B錯誤；薄膜干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在薄膜前后兩表面反射形成的兩列光波疊加，而不是透過了薄膜，C錯誤；當光在水面上發(fā)生反射時，反射光是偏振光，D正確。3.如圖所示，在xOy平面內(nèi)有兩個沿z軸方向(垂直xOy平面)做簡諧運動的點波源S1(1，0)和S2(5，0)，振動方程分別為zS1＝Asineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(πt＋\f(π,2)))、zS2＝Asineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(πt－\f(π,2)))。兩列波的波速均為1m/s，兩列波在點B(5，3)和點C(3，2)相遇時，分別引起B(yǎng)、C處質(zhì)點的振動總是相互()A．加強、加強 B．減弱、減弱C．加強、減弱 D．減弱、加強答案B解析兩列波從波源傳到C點的路程差為ΔsC＝0，為波長的整數(shù)倍，由兩波源的振動方程可知兩波源的振動步調(diào)相反，所以C點為振動減弱點，A、D錯誤；兩列波從波源傳到B點的路程差為ΔsB＝eq\r(32＋42)m－3m＝2m，由振動方程可知兩列波的周期為T＝eq\f(2π,π)s＝2s，波長為λ＝vT＝1×2m＝2m，可知兩列波從波源傳到B點的路程差為波長的整數(shù)倍，所以B點也為振動減弱點，B正確，C錯誤。4．如圖甲所示是由透明材料制成的半圓柱體，一束細光束由真空沿著徑向與AB成θ角射入，對射出的折射光線的強度隨θ角的變化進行記錄，得到的關(guān)系如圖乙所示。圖丙是這種材料制成的透明體，左側(cè)是半徑為R的半圓，右側(cè)是長為8R、高為2R的長方體，一束單色光從左側(cè)A′點沿半徑方向與長邊成37°角射入透明體。已知光在真空中的傳播速度為c，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，下列說法正確的是()A．該透明材料的臨界角為37°B．該透明材料的折射率為1.5C．光在透明體中傳播的路程為10RD．光在透明體中傳播的時間為eq\f(55R,4c)答案D解析由圖乙可知，當θ＝37°時，折射光線才開始出現(xiàn)，說明此時細光束恰好發(fā)生全反射，即該透明材料的臨界角為C＝90°－37°＝53°，A錯誤；根據(jù)全反射的臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)，可得該透明材料的折射率n＝1.25，B錯誤；因為該材料的臨界角是53°，故光在透明體中剛好發(fā)生全反射，光路如圖所示，設(shè)光在透明體中傳播的路程為x，由圖可知(x－R)cos37°＝8R，可得x＝11R，C錯誤；光在該材料中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，則光在透明體中傳播的時間為t＝eq\f(11R,v)＝eq\f(55R,4c)，D正確。5.運動員在水上做飛行運動表演，他操控噴射式懸浮飛行器將水帶豎直送上來的水等速率反轉(zhuǎn)180°后向下噴出，令自己懸停在空中，如圖所示。已知運動員與裝備的總質(zhì)量為90kg，兩個噴嘴的直徑均為10cm，已知重力加速度大小g＝10m/s2，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，則噴嘴處噴水的速度大約為()A．2.7m/s B．5.4m/sC．7.6m/s D．10.8m/s答案B解析根據(jù)平衡條件，水對飛行器的作用力F＝Mg，根據(jù)牛頓第三定律，飛行器對水的平均作用力大小也等于F。設(shè)水噴出時的速度為v，在時間t內(nèi)噴出的水的質(zhì)量Δm＝ρ·V＝2ρSvt，由動量定理可知，飛行器對水的平均作用力在t時間內(nèi)對質(zhì)量為Δm的水的沖量I＝Ft＝Δm[v－(－v)]，聯(lián)立可得v＝eq\r(\f(Mg,4ρS))＝eq\r(\f(90×10,4×1000×π×0.052))m/s≈5.4m/s，B正確。6.如圖所示，輕彈簧上端固定，下端懸掛一小球(可視為質(zhì)點)，小球沿豎直方向做小振幅為A的簡諧運動。取平衡位置O處為原點，位移x向下為正，則選項中表示小球動量p與振動位移x關(guān)系的圖像可能正確的是()答案D解析解法一：設(shè)彈簧原長位置的位移為－x0，彈簧勁度系數(shù)為k，以平衡位置為小球的重力勢能零點，則彈簧振子的機械能E＝－mgx＋eq\f(1,2)k[x－(－x0)]2＋eq\f(1,2)mv2，根據(jù)平衡條件知，mg＝kx0，聯(lián)立可得E－eq\f(1,2)kxeq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mv2＋eq\f(1,2)kx2，又p＝mv，則E－eq\f(1,2)kxeq\o\al(2,0)＝eq\f(p2,2m)＋eq\f(1,2)kx2，由機械能守恒定律可知，E－eq\f(1,2)kxeq\o\al(2,0)為一恒定值，所以小球動量p與振動位移x關(guān)系的圖像為一個橢圓，D正確。解法二：小球沿豎直方向做小振幅為A的簡諧運動，則所受回復力F＝－kx，以平衡位置為系統(tǒng)的零勢能位置，根據(jù)功能關(guān)系可知，在x處的勢能Ep＝－eq\o(F,\s\up6(－))x，其中eq\o(F,\s\up6(－))＝eq\f(1,2)[0＋(－kx)]，聯(lián)立可得Ep＝eq\f(1,2)kx2；彈簧振子的機械能E＝Ep＋eq\f(1,2)mv2，小球的動量p＝mv，則E＝eq\f(p2,2m)＋eq\f(1,2)kx2，由機械能守恒定律可知E為一恒定值，所以小球動量p與振動位移x關(guān)系的圖像為一個橢圓，D正確。解法三：在平衡位置處，即x＝0時，小球速度最大，方向向上或向下，即速度有正有負，則此時小球動量p最大，有正有負；在x＝A或x＝－A時，小球位于最大位移處，速度為0，動量p為0，故A、B、C錯誤，D正確。7.A、B兩球沿一直線運動并發(fā)生正碰，如圖所示為兩球碰撞前后的位移—時間圖像，a、b分別為A、B兩球碰撞前的位移—時間圖像，c為碰撞后兩球共同運動的位移—時間圖像，若A球的質(zhì)量m＝2kg，則由圖可知下列結(jié)論錯誤的是()A．A、B碰撞前的總動量為3kg·m/sB．碰撞時A對B所施沖量為－4N·sC．碰撞前后A的動量變化量為4kg·m/sD．碰撞中A、B兩球組成的系統(tǒng)損失的動能為10J答案A解析由s-t圖像可知，碰撞前有：A球的速度vA＝eq\f(Δsa,Δta)＝eq\f(4－10,2)m/s＝－3m/s，B球的速度vB＝eq\f(Δsb,Δtb)＝eq\f(4,2)m/s＝2m/s；碰撞后A、B兩球的速度相等，為vA′＝vB′＝v＝eq\f(Δsc,Δtc)＝eq\f(2－4,2)m/s＝－1m/s。對A、B組成的系統(tǒng)，碰撞過程動量守恒，碰撞前后A的動量變化量為：ΔpA＝mvA′－mvA＝2×(－1)kg·m/s－2×(－3)kg·m/s＝4kg·m/s，C正確；根據(jù)動量守恒定律，碰撞前后B的動量變化量為：ΔpB＝－ΔpA＝－4kg·m/s，又因為ΔpB＝mBvB′－mBvB，所以mB＝eq\f(ΔpB,vB′－vB)＝eq\f(－4,－1－2)kg＝eq\f(4,3)kg，所以A與B碰撞前的總動量為：p總＝mvA＋mBvB＝2×(－3)kg·m/s＋eq\f(4,3)×2kg·m/s＝－eq\f(10,3)kg·m/s，A錯誤；由動量定理可知，碰撞時A對B所施的沖量為：IB＝ΔpB＝－4kg·m/s＝－4N·s，B正確；碰撞中A、B兩球組成的系統(tǒng)損失的動能：ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)(m＋mB)v2，代入數(shù)據(jù)解得：ΔEk＝10J，D正確。本題選錯誤的，故選A。8.虹是由陽光射入雨滴(視為球形)時，經(jīng)一次反射和兩次折射而產(chǎn)生色散形成的?，F(xiàn)有白光束L由圖所示方向射入雨滴，a、b是經(jīng)反射和折射后的其中兩條出射光線。下列說法正確的是()A．光線b在雨滴中傳播時的波長較短B．光線b在雨滴中的全反射臨界角較大C．光線b在雨滴中的傳播速度較大D．若分別讓a、b兩色光通過同一雙縫干涉裝置，則b光形成的干涉條紋的間距較小答案BC解析由題圖可知，第一次折射時，a、b兩色光相比，b光的折射角較大，雨滴對b光的折射率較小，b光的頻率較小，由v＝eq\f(c,n)可知光線b在雨滴中的傳播速度較大，由λ＝eq\f(v,f)知，光線b在雨滴中傳播時的波長較長，A錯誤，C正確；雨滴對b光的折射率較小，由sinC＝eq\f(1,n)知b光在雨滴中的全反射臨界角較大，B正確；若分別讓a、b兩色光通過同一雙縫干涉裝置，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，b光形成的干涉條紋的間距較大，D錯誤。9.一列振幅為4cm、頻率為2.5Hz的繩波，在t＝0時刻的波形圖如圖所示，繩上的質(zhì)點P位于最大位移處，質(zhì)點Q位于平衡位置，質(zhì)點M振動方向沿y軸正向，則下列說法中正確的是()A．波沿x軸正向傳播B．t＝0時，質(zhì)點N的振動方向沿y軸正向C．t＝0.1s時，質(zhì)點Q的加速度達到最大，方向沿y軸正向D．從t＝0.1s到t＝0.2s時間內(nèi)，波傳播的距離為0.1m答案BCD解析t＝0時，質(zhì)點M振動方向沿y軸正向，波形向左平移，則知波沿x軸負向傳播，A錯誤；波形向左平移，則知t＝0時，質(zhì)點N的振動方向沿y軸正向，B正確；該列繩波的周期T＝eq\f(1,f)＝eq\f(1,2.5)s＝0.4s，因t＝0時刻質(zhì)點Q沿y軸負方向通過平衡位置，則t＝0.1s＝eq\f(T,4)時，質(zhì)點Q到達波谷，位移為負向最大，由a＝－eq\f(kx,m)知，質(zhì)點Q的加速度達到最大，方向沿y軸正向，C正確；由圖知，λ＝0.4m，則波速v＝λf＝1m/s，所以從t＝0.1s到t＝0.2s時間內(nèi)，波傳播的距離為Δx＝vΔt＝1×0.1m＝0.1m，D正確。10.如圖所示，質(zhì)量為2m的物體A放在光滑水平面上，右端與一水平輕質(zhì)彈簧相連，彈簧另一端固定在墻上，質(zhì)量為m的物體B以速度v0向右運動，與A相碰后一起壓縮彈簧，直至B與A分離的過程中，下列說法正確的是()A．在整個過程中，物體A、B和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒B．彈簧的最大彈性勢能為eq\f(1,6)mveq\o\al(2,0)C．物體A對B做的功為eq\f(1,18)mveq\o\al(2,0)D．物體A對B的沖量大小為eq\f(4,3)mv0答案BD解析A和B發(fā)生完全非彈性碰撞時有機械能的損失，則在整個過程中，物體A、B和彈簧組成的系統(tǒng)機械能不守恒，故A錯誤；A和B發(fā)生完全非彈性碰撞，由動量守恒定律有mv0＝(m＋2m)v，可得共同速度為v＝eq\f(v0,3)，當A和B的速度為零時，彈簧的彈性勢能最大，為Ep＝eq\f(1,2)·3m·v2＝eq\f(1,6)mveq\o\al(2,0)，故B正確；根據(jù)動能定理知，物體A對B做的功即為物體B動能的變化量，當彈簧恢復原長時，A、B分離，由能量守恒可知此時B的速度大小為v，則有W＝ΔEk＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－eq\f(4,9)mveq\o\al(2,0)，故C錯誤；根據(jù)動量定理知，物體A對B的沖量即為物體B的動量變化量，以v0的方向為正方向，則有I＝m(－v)－mv0＝－eq\f(4,3)mv0，則物體A對B的沖量大小為eq\f(4,3)mv0，故D正確。第Ⅱ卷(非選擇題，共50分)二、實驗題(本題共2小題，共12分)11．(6分)小明同學設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗。如圖甲所示，長木板的一端墊著小木塊以平衡兩車的摩擦力。推動小車P給小車P一個初速度后，讓小車P做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車Q相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動。在小車P后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50Hz。(1)某次實驗測得紙帶上各計數(shù)點的間距如圖乙所示，A為運動的起點，則應(yīng)選________段來計算小車P碰撞前的速度，應(yīng)選________段來計算小車P和Q碰撞后的共同速度。(均選填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)測得小車P的質(zhì)量為0.4kg，小車Q的質(zhì)量為0.2kg，則碰前兩小車的總動量大小為________kg·m/s，碰后兩小車的總動量大小為________kg·m/s。(計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(3)由本次實驗獲得的初步結(jié)論是____________________________。答案(1)BCDE(2)0.4200.417(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)動量守恒解析(1)推動小車P由靜止開始運動，小車P經(jīng)過短暫的加速后，在碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，BC段為小車P碰撞前勻速運動的階段，故選BC段來計算小車P碰撞前的速度；碰撞過程是一個變速運動的過程，而小車P和Q碰撞后共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，應(yīng)選DE段來計算小車P和Q碰撞后的共同速度。(2)由圖乙可知，BC段的距離為BC＝10.50cm＝0.1050m；DE段的距離DE＝6.95cm＝0.0695m；則碰前小車P的速度大小為：vP＝eq\f(BC,t)＝eq\f(0.1050,0.02×5)m/s＝1.05m/s，碰前兩小車的總動量大小為：p＝mPvP＝0.4×1.05kg·m/s＝0.420kg·m/s；碰后小車P和Q的共同速度大小為：v＝eq\f(DE,t)＝eq\f(0.0695,0.02×5)m/s＝0.695m/s，碰后兩小車的總動量大小為：p′＝(mP＋mQ)v＝(0.4＋0.2)×0.695kg·m/s＝0.417kg·m/s。(3)根據(jù)碰撞前后系統(tǒng)的總動量關(guān)系可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)動量守恒。12．(6分)(1)利用圖a所示裝置研究光的某些現(xiàn)象，下列說法正確的是________。A．若在光屏上得到的圖樣如圖b所示，則光源和光屏間放置的是單縫擋板B．若光源和光屏間放置的是雙縫擋板，光源由紅光換作藍光后，圖樣的條紋間距會變窄C．若光源和光屏間放置的是三棱鏡，光源能發(fā)出紅、綠、紫三色光，則紅光最有可能照射不到光屏上D．若光源和光屏間放置的是三棱鏡，光源能發(fā)出紅、綠、紫三色光，則紫光最有可能照射不到光屏上(2)用雙縫干涉測量某單色光的波長時，所得圖樣如圖d所示，調(diào)節(jié)儀器使分劃板的中心刻線對準一條亮條紋的中心A，測量頭卡尺的示數(shù)如圖e所示，其讀數(shù)為________mm，移動手輪使分劃板中心刻線對準另一條亮條紋的中心B，測量頭卡尺的示數(shù)為18.6mm。已知雙縫擋板與光屏間距為0.6m，雙縫相距0.2mm，則所測單色光的波長為________m。答案(1)BD(2)11.46.0×10－7解析(1)若在光屏上得到的圖樣如圖b所示，即是干涉條紋，則光源和光屏間放置的是雙縫擋板，A錯誤；若光源和光屏間放置的是雙縫擋板，光源由紅光換作藍光后，波長變短，依據(jù)干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，圖樣的條紋間距會變窄，B正確；若光源和光屏間放置的是三棱鏡，光源能發(fā)出紅、綠、紫三色光，三棱鏡對紫光的折射率最大，紫光的全反射臨界角最小，則紫光最有可能照射不到光屏上，C錯誤，D正確。(2)由圖e所示可知，卡尺示數(shù)為：11mm＋4×0.1mm＝11.4mm，相鄰兩條亮條紋間距為：Δx＝eq\f(1,4)×(18.6－11.4)mm＝1.8mm＝1.8×10－3m。由雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ，代入數(shù)據(jù)解得：λ＝6.0×10－7m。三、計算題(本題共3小題，共38分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13．(10分)自古以來人們對鉆石都情有獨鐘，而市面上各種材料做的假鉆石也非常多，對比鉆石折射率是鑒別鉆石真假的一種方法。如圖所示，OABCD為某種材料做成的鉆石的橫截面，關(guān)于直線OO′對稱，∠A＝∠D＝90°，圖中∠AOO′的角度為θ＝45°。現(xiàn)使一束單色光照射到AB邊上的P點，入射角α＝60°，進入鉆石的光線在AO邊中點M發(fā)生全反射，并從OD邊上N點折射出去，其中OA＝2eq\r(3)mm，ON＝1mm。已知真鉆石對該光線的折射率為2.42。(1)通過求解該鉆石的折射率，判斷該鉆石的真假；(2)已知光在真空中傳播的速度為c＝3×108m/s，求該單色光從入射到第一次折射出該鉆石經(jīng)歷的時間(結(jié)果保留兩位小數(shù))。答案(1)見解析(2)2.31×10－11s解析(1)設(shè)光線在AB邊的折射角為β由幾何關(guān)系可知，∠OMN＝βtanβ＝eq\f(ON,OM)＝eq\f(1,\r(3))＝eq\f(\r(3),3)解得β＝30°該鉆石的折射率n＝eq\f(sinα,sinβ)解得n＝eq\r(3)<2.42，可以判斷該鉆石是假鉆石。(2)該單色光在鉆石中傳播的速度大小為v＝eq\f(c,n)由幾何關(guān)系可知，光在鉆石中通過的路程s＝eq\f(2OM,cosβ)光在鉆石中傳播的時間t＝eq\f(s,v)聯(lián)立解得t＝2.31×10－11s。14．(12分)一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播，波長不小于10cm。O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x＝0和x＝5cm處的兩個質(zhì)點。t＝0時開始觀測，此時質(zhì)點O的位移為y＝4cm，質(zhì)點A處于波峰位置；t＝eq\f(1,3)s時，質(zhì)點O第一次回到平衡位置，t＝1s時，質(zhì)點A第一次回到平衡位置。求：(1)簡諧波的周期、波速和波長；(2)質(zhì)點O的位移隨時間變化的關(guān)系式。答案(1)4s7.5cm/s30cm(2)y＝0.08sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(5,6)π))m解析(1)由于質(zhì)點A在t＝0到t＝1s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置，則eq\f(T,4)＝1s，解得周期T＝4s由題意知質(zhì)點O與A的平衡位置的距離5cm小于半個波長，且波沿x軸正向傳播，O在t＝eq\f(1,3)s時第一次回到平衡位置，而A在t＝1s時第一次回到平衡位置，時間相差eq\f(2,3)s波速為v＝eq\f(5,\f(2,3))cm/s＝7.5cm/s利用波長、波速和周期的關(guān)系得，簡諧波的波長λ＝vT＝7.5×4cm＝30cm。(2)設(shè)質(zhì)點O的位移隨時間變化的關(guān)系為y＝Asineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)t＋φ0))代入t＝0、y＝4cm和t＝eq\f(1,3)s、y＝0解得φ0＝eq\f(5,6)π，A＝8cm質(zhì)點O的位移隨時間變化的關(guān)系式為y＝0.08sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(5π,6)))m。15．(16分)如圖為某游戲裝置的示意圖，由固定的豎直光滑圓弧軌道A、靜止在光滑水平面上的滑板B、固定豎直擋板C組成。軌道A的底端與滑板B的上表面水平相切，初始時軌道A與滑板B左端緊靠在一起，滑板B右端與豎直擋板C相距d＝5m。游客乘坐滑椅(可視為質(zhì)點)從軌道A上P點由靜止出發(fā)，沖上滑板B，滑板B足夠長(滑椅不會從滑板表面滑出)，滑板B與擋板碰撞無機械能損失。已知游客與滑椅的總質(zhì)量m＝