新人教版高中物理选择性必修第一册本册综合学业质量标准检测（A）含答案

本册综合学业质量标准检测(A)

本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题　共40分)

一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～7小题只有一个选项符合题目要求，第8～10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，有选错或不答的得0分)

1．(2020·湖北省孝感一中、应城一中等五校高三上学期期末联考)我国的传统文化和科技是中华民族的宝贵精神财富，四大发明促进了科学的发展和技术的进步，对现代仍具有重大影响。下列说法正确的是(　C　)

A．春节有放鞭炮的习俗，鞭炮炸响的瞬间，动量守恒但能量不守恒

B．火箭是我国的重大发明，现代火箭发射时，火箭对喷出气体的作用力大于气体对火箭的作用力

C．指南针的发明促进了航海和航空，静止时指南针的N极指向北方

D．装在炮筒中的火药燃烧爆炸时，化学能全部转化为弹片的动能

解析：鞭炮炸响的瞬间，动量守恒能量守恒，故A错误；现代火箭发射时，根据牛顿第三定律，火箭对喷出气体的作用力等于气体对火箭的作用力，故B错误；由于地球是个巨大磁场，静止时指南针的N极指向北方，故C正确；装在炮筒中的火药燃烧爆炸时，化学能一部分转化为弹片的动能另一部分转化为内能，故D错误；故选C。

2．(2021·陕西省西安远东一中高二检测)如图所示，质量为0.5 kg的小球在距离车底面高20 m处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5 m/s速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4 kg，设小球在落到车底前瞬时速度是25 m/s，g取10m/s2，则当小球与小车相对静止时，小车的速度是(　B　)

A．4 m/s B．5 m/s

C．8.5 m/s D． m/s

解析：小球抛出后做平抛运动，根据动能定理得：

mgh＝mv2－mv

解得：v0＝15 m/s

小球和车作用过程中总动量不守恒，但水平方向动量守恒，则有：

－mv0＋Mv＝(M＋m)v′

解得：v′＝5 m/s。B正确。

3．下列关于机械振动和机械波的说法正确的是(　B　)

A．图甲中粗糙斜面上的金属球m在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动

B．图乙中单摆的摆长为l，摆球的质量为m、位移为x，简谐运动时回复力为F＝－x

C．图丙中质点A、C之间的距离就是简谐波的一个波长

D．图丁中三根细线于O点处打结，C点系着一个小球(忽略小球半径)，小球在纸面内摆动的周期等于小球在垂直纸面内摆动的周期(摆动角度非常小)

解析：在粗糙斜面上金属球运动过程中，要不断克服摩擦力做功，系统的机械能减小，金属球最终静止，所以该运动不是简谐运动， A不符合题意；单摆模型中摆球的回复力等于重力沿运动方向上的分力，即F＝mgsin θ， 因为θ较小， sin θ＝，考虑到回复力的方向与位移x的方向相反，所以F＝－x，B符合题意；相邻波峰或波谷之间的距离等于一个波长 ，所以质点A、C的平衡位置之间的距离只是简谐波的半个波长，C不符合题意；由单摆周期T＝2π可知，小球在纸面内摆动的摆长小于小球在垂直纸面内摆动的摆长，所以小球在纸面内摆动的周期小于小球在垂直纸面内摆动的周期， D不符合题意。

4．(2020·山西省忻州市第一中学高二下学期期中)一列简谐横波沿x轴负方向传播，波速v＝4 m/s，已知坐标原点(x＝0)处质点的振动图像如图所示，在下列四幅图中能够正确表示t＝0.15 s时波形的图是(　A　)

解析：简谐横波沿x轴负方向传播，因此在t＝0.15 s时，原点处的质点位移是为正、向负方向振动。CD图原点处的质点位移为负，所以CD错；B图向正方向振动，B错，因此选A。

5. (2020·内蒙古包头九中高二下学期期中)虹是由太阳光射入雨滴(球形)时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的。现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图所示，下列说法中错误的是(　D　)

A．光线b在水滴中传播时的波长较长

B．光线a在雨滴中的折射率较大

C．若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大

D．光线a在雨滴中的传播速度较大

解析：画出光路图，分析可知，光线a在雨滴中的折射率较大，b光的折射率较小，则光线b的频率较小，波长较长，故A、B正确；双缝干涉条纹的间距与波长成正比，光线b波长较长，则b光形成的干涉条纹的间距较大，故C正确；由公式v＝分析知，光线a在雨滴中的传播速度较小，故D错误。

6．双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹。如果将入射的绿光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是：①O点是红光的亮条纹；②红光的第一条亮条纹在P点的上方；③O点不是蓝光的亮条纹；④蓝光的第一条亮条纹在P点的上方。其中正确的是(　A　)

A．只有①②正确 B．只有①④正确

C．只有②③正确 D．只有③④正确

解析：O点到两缝的距离相等，故不论换用红光还是蓝光，O点均为亮条纹，所以①正确，③错误；由Δx＝λ可知，红光的波长比绿光的大，条纹间距也比绿光大，因此，红光的第一条亮条纹在P点的上方，②正确；同理，蓝光的波长比绿光的小，蓝光的第一条亮条纹在P点的下方，④错误；综上所述，只有A正确。

7．图甲为一列简谐横波在t＝0.1 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1 cm处的质点，Q是平衡位置在x＝4 cm处的质点，图乙为质点Q的振动图像。则(　D　)

A．波的传播速度为20 m/s

B．波的传播方向沿x轴负方向

C．t＝0.4 s时刻，质点P的速度最大，方向沿y轴正方向

D．t＝0.7 s时刻，质点Q的速度最大，方向沿y轴负方向

解析：由题图读出波长λ＝8 cm，周期T＝0.4 s，则波速v＝＝ m/s＝0.2 m/s，A错；由振动图像可知，t＝0.1 s时，Q点向上振动，由波形图可知波的传播方向沿x轴正方向，B错；t＝0.4 s时刻，此时质点P经过T到达正向位移某处，但不是最大位移，向上振动，速度不是最大，C错；t＝0.7 s时刻，质点Q从t＝0.1 s时刻起经过了1.5T回到平衡位置，此时的速度最大，方向沿y轴负方向，D对。

8．(2021·浙江省湖州中学高三下学期模拟)下列有关波动现象及光的特性与应用说法正确的是(　BD　)

A．医学诊断时用“B超”仪器探测人体内脏，是利用超声波的多普勒效应

B．5G通信技术(采用3 300～5 000 MHz频段)，相比现有的4G通信技术(采用1 880～2 635 MHz频段)，5G容量更大，信号粒子性更显著

C．在镜头前装偏振片，可以减弱镜头反射光 

D．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理

解析：“B超”仪器通过它的探头不断向人体发出短促的超声波(频率很高，人耳听不到的声波)脉冲，超声波遇到人体不同组织的分界面时会反射回来，又被探头接收，这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像，没有使用多普勒效应。故A错误；5G容量更大，信号的频率更大，所以粒子性更显著。故B正确；在镜头前装偏振片，可以减弱被拍摄物体反射光，而不是减弱镜头反射光。故C错误；全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，故D正确。

9．(2021·浙江省舟山市高二调研)下列四幅图中所涉及的物理知识论述，正确的是(　AB　)

A．甲图中的泊松亮斑说明光具有波动性

B．乙图中的海市蜃楼是光的全反射现象引起的

C．丙图是薄膜干涉演示实验中，将膜竖直放置后，观察到的干涉图样

D．丁图中用相机拍摄玻璃橱窗内的景物时，可通过镜头表面的增透膜减弱玻璃橱窗表面的反射光影响

解析：泊松亮斑是光的衍射现象，说明光具有波动性，故A正确；海市蜃楼是光的全反射现象，故B正确；薄膜干涉演示实验中，将膜竖直放置，观察到的干涉图样应该是水平方向的，故C错误；用相机拍摄玻璃橱窗内的景物时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰。故D错误。

10．在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为M＝0.6 kg，m＝0.2 kg的两个小球，中间夹着一个被压缩的具有Ep＝10.8 J弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连)，原来处于静止状态。现突然释放弹簧，球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为R＝0.425 m的竖直放置的光滑半圆形轨道，如图所示。g取10 m/s2。则下列说法正确的是(　AD　)

A．球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为3.4 N·s

B．M离开轻弹簧时获得的速度为9 m/s

C．若半圆轨道半径可调，则球m从B点飞出后落在水平桌面上的水平距离随轨道半径的增大而减小

D．弹簧弹开过程，弹力对m的冲量大小为1.8 N·s

解析：释放弹簧过程中，由动量守恒定律得Mv1＝mv2，由机械能守恒定律得Ep＝Mv＋mv

解得v1＝3 m/s，v2＝9 m/s，故B错误；

对m，由A运动到B的过程由机械能守恒定律得

mv＝mv′＋mg×2R，得v2′＝8 m/s

由A运动到B的过程由动量定理得

I合＝mv2′－(－mv2)＝3.4 N·s，故A正确；球m从B点飞出后，由平抛运动可知：水平方向x＝v2′t，竖直方向2R＝gt2，结合从A到B的能量关系mv＝mg·2R＋mv′，整理得x＝可见x不是随R的变大而减小，C错误；

弹簧弹开过程，弹力对m的冲量I＝mv2＝1.8 N·s，故D正确。

第Ⅱ卷(非选择题　共60分)

二、填空题(2小题，每小题8分，共16分。把答案直接填在横线上)

11．(8分)某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，水平平台上A点右侧摩擦很小，可忽略不计，当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：

A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；

B．用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量ma、mb；

C．在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静置在平台上；

D．烧断细线后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；

E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间Δt；

F．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离sb；

G．改变弹簧压缩量，进行多次测量。

(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为 2.550 mm；

(2)该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证两物体a、b弹开后的动量大小相等，即a的动量大小  　 等于b的动量大小  mbsb　 。(用上述实验所涉及物理量的字母表示)

解析：(1)螺旋测微器的读数为2.5 mm＋0.050 mm＝2.550 mm。

(2)烧断细线后，a向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a经过光电门的速度为va＝，故a的动量为Pa＝。b离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得，h＝gt2及sb＝vbt，联立解得vb＝sb，故b的动量为pb＝mbvb＝mbsb。

12．(2020·四川省成都市高三线上模拟)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：

(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可 B ；

A．将单缝向双缝靠近

B．将屏向靠近双缝的方向移动

C．将屏向远离双缝的方向移动

D．使用间距更小的双缝

(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝  　 ；

(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为 630 nm(结果保留3位有效数字)。

解析：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式Δx＝λ可知，需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d，故B项正确，A、C、D项错误。

(2)由题意可知，＝λ⇒λ＝。

(3)将已知条件代入公式解得λ＝630 nm。

三、论述、计算题(本题共4小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

13．(9分)一列沿x轴负方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形图如图所示，此时坐标为(1,0)的质点刚好开始振动，在t1＝0.6 s时，P质点位于波峰位置，且0.6 s内仅一次可达波峰。Q点的坐标是(－3,0)，求：

(1)这列波的传播速度。

(2)质点Q第三次位于波峰的时刻。

答案：(1)v＝0.05 m/s　(2)t3＝2.6 s

解析：(1)由题图可知波长λ＝4 cm

t1＝0.6 s＝T，则T＝0.8 s

波速v＝＝0.05 m/s；

(2)当质点Q第一次达到正向最大位移时：

t2＝＝ s＝1 s

质点Q第三次位于波峰的时刻t3＝t2＋2T＝2.6 s。

14．(12分)(2020·陕西省榆林市高三下学期线上模拟)汽车A在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5 m，A车向前滑动了2.0 m。已知A和B的质量分别为2.0×103 kg和1.5×103 kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g取10 m/s2。求：

(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小；

(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小。

答案：(1)3.0 m/s　(2)4.25 m/s

解析：(1)设B车的质量为mB，碰后加速度大小为aB。根据牛顿第二定律有μmBg＝mBaB                            ①

式中μ是汽车与路面间的动摩擦因数。

设碰撞后瞬间B车速度的大小为v′B，碰撞后滑行的距离为sB。由运动学公式有v′＝2aBsB                            ②

联立①②式并利用题给数据得v′B＝3.0 m/s ③

(2)设A车的质量为mA，碰后加速度大小为aA，根据牛顿第二定律有μmAg＝mAaA④

设碰撞后瞬间A车速度的大小为v′A，碰撞后滑行的距离为sA，由运动学公式有v′＝2aAsA                            ⑤

设碰撞前的瞬间A车速度的大小为vA。两车在碰撞过程中动量守恒，有mAvA＝mAv′A＋mBv′B                            ⑥

联立③④⑤⑥式并利用题给数据得vA＝4.25 m/s ⑦

15．(11分)角反射器是由三个互相垂直的反射平面所组成，入射光束被它反射后，总能沿原方向返回，自行车尾灯也用到了这一装置。如图所示，自行车尾灯左侧面切割成角反射器阵列，为简化起见，假设角反射器的一个平面平行于纸面，另两个平面均与尾灯右侧面夹45°角，且只考虑纸面内的入射光线。

(1)为使垂直于尾灯右侧面入射的光在左侧面发生两次全反射后沿原方向返回，尾灯材料的折射率要满足什么条件？

(2)若尾灯材料的折射率n＝2，光线从右侧面以θ角入射，且能在左侧面发生两次全反射，求sin θ满足的条件。

答案：(1)折射率应大于等于1.414

(2)sin θ≤2sin 15°

解析：(1)垂直尾灯右侧面入射的光恰好发生全发射时，由折射定律

nmin＝＝≈1.414

故尾灯材料的折射率应大于等于1.414

(2)尾灯材料折射率n＝2，其临界角满足sin C＝

所以C＝30°，光线以θ角入射，光路如图所示

设右侧面折射角为β，要发生第一次全反射，有∠2≥C

要发生第二次全反射，有∠4≥C

解得0≤β≤15°

又由折射定律n＝

解得sin θ≤2sin 15°

16．(12分)如图所示，光滑、足够长的两水平面中间平滑对接有一等高的水平传送带，质量m＝0.9 kg的小滑块A和质量M＝4 kg的小滑块B静止在水平面上，小滑块B的左侧固定有一轻质弹簧，且处于原长。传送带始终以v＝1 m/s的速率顺时针转动。现用质量m0＝100 g的子弹以速度v0＝40 m/s瞬间射入小滑块A，并留在小滑块A内，两者一起向右运动滑上传送带。已知小滑块A与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，传送带两端的距离l＝3.5 m，两小滑块均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。求：

(1)小滑块A滑上传送带左端时的速度大小；

(2)小滑块A在第一次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能；

(3)小滑块A第二次离开传送带时的速度大小。

答案：(1)4 m/s　(2)3.6 J　(3)1 m/s

解析：(1)子弹打入小滑块A的过程中动量守恒，

则m0v0＝(m0＋m)v1

解得v1＝4 m/s。

(2)小滑块A从传送带的左端滑到右端的过程中，

根据动能定理有

－μ(m0＋m)gl＝(m0＋m)v－(m0＋m)v

代入数据解得v2＝3 m/s

因为v2＞v，所以小滑块A在第一次到达传送带右端时速度大小为3 m/s。小滑块A第一次压缩弹簧的过程中，当小滑块A和B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大，根据动量守恒定律有(m0＋m)v2＝(m0＋m＋M)v3

代人数据解得v3＝0.6 m/s

根据能量守恒定律得Epm＝(m0＋m)v－(m0＋m＋M)v

代入数据解得Epm＝3.6 J。

(3)从小滑块A开始接触弹簧到弹簧恢复原长，整体可看成弹性碰撞，则有

(m0＋m)v2＝(m0＋m)v4＋Mv5

(m0＋m)v＝(m0＋m)v＋Mv

解得v4＝－1.8 m/s，v5＝1.2 m/s

设小滑块A又滑回传送带上且减速到零时在传送带上滑动的距离为L，则根据动能定理有

－μ(m0＋m)gL＝0－(m0＋m)v

解得L＝1.62 m

由于L<l，小滑块A滑回传送带上先减速到零，再在传送带上加速到与传送带共速，设小滑块A与传送带共速时向右滑动的距离为s，则根据运动学公式得2μgs＝v2－0

解得s＝0.5 m

由于s<L，则小滑块A第二次从传送带离开时的速度大小为1 m/s，且从传送带右端离开。