人教版高中物理选择性必修第一册模块综合检测含答案

模块综合检测

(时间:75分钟　满分:100分)

一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分.每小题只有一个选项符合题目要求)

1.冬天戴眼镜的人从室外进入温暖室内时,镜片起雾,透过镜片能看到五颜六色的日光灯,下列现象的成因与之相同的是 (　　) 

A.雨后汽油在马路上形成的彩色油膜

B.白光通过三棱镜的彩色光带

C.阳光下彩色的肥皂泡

D.以上均不相同

解析:透过起雾的镜片能看到五颜六色的日光灯,是光经过小水珠时发生色散形成的.雨后马路上油膜上下表面反射的光具备相干性,出现彩光的干涉条纹,属于光的干涉,故选项A错误.白光通过三棱镜形成彩色光带,是光的色散,故选项B正确,选项D错误.肥皂泡在阳光下呈现出彩色,是由于发生了薄膜干涉,故选项C错误.

答案:B

2.下列物理现象:(1)在春天里一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;(2)“闻其声而不见其人”;(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高.这些物理现象分别属于波的 (　　) 

A.反射、衍射、干涉、多普勒效应

B.折射、衍射、多普勒效应、干涉

C.反射、折射、干涉、多普勒效应

D.衍射、折射、干涉、多普勒效应

解析:在春天里一次闪电过后,雷声轰鸣不绝,属于声波的反射;“闻其声而不见其人”属于声波的衍射;围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉;当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应.

答案:A

3.右图为某物体在0~4 s内的振动图像,则 (　　) 

A.物体振动的振幅是2 m,物体振动的频率为4 Hz 

B.物体在4 s末的位移为8 m 

C.物体在4 s内的路程为8 m 

D.物体在t=1 s到t=3 s的时间内,速度先沿x轴正方向后沿x轴负方向,且速度先增大后减小 

解析:由题图可知,质点振动的振幅A=2 m,周期T=4 s,则频率f==0.25 Hz,选项A错误.振动质点的位移是质点离开平衡位置的位移,4 s末的位移为0,选项B错误.4 s内的路程s=4A=8 m,选项C正确.质点从t=1 s到t=3 s的时间内,一直沿x轴负方向运动,速度先增大后减小,选项D错误. 

答案:C

4.某横波在介质中沿x轴传播,图甲为t=0.25 s时的波形图,图乙为质点P(平衡位置在x=1.5 m处的质点)的振动图像,那么下列说法不正确的是 (　　) 

甲                                      乙

A.该波向右传播,波速为2 m/s 

B.质点L与质点N的运动方向总是相反

C.t=0.75 s时,质点M处于平衡位置,并正在向y轴正方向运动 

D.t=1.25 s时,质点K向右运动了2 m 

解析:由质点P的振动图像和波形图可知,该波向右传播,波长为4 m,周期为2 s,波速为2 m/s,选项A说法正确.质点L与质点N相距半个波长,运动方向总相反,选项B说法正确.t=0.75 s时,质点M处于平衡位置,并正在向y轴正方向运动,选项C说法正确.质点不随波迁移,选项D说法错误. 

答案:D

5.一只爆竹竖直升空后,在高为h处达到最高点并发生爆炸,分为质量不同的两块,两块质量之比为3∶1,其中质量小的一块获得大小为v的水平速度,重力加速度为g,不计空气阻力,则两块爆竹落地后相距 (　　) 

A.　　　　　　                   B. 

C.4v                                    D.

解析:设其中一块质量为m,另一块质量为3m.爆炸过程系统水平方向动量守恒,以速度v的方向为正方向,由动量守恒定律得mv-3mv'=0,解得v'=;设两块爆竹落地用的时间为t,则有h=gt2,得t=,两块爆竹落地点间的距离为s=(v+v')t,联立各式解得s=,故选项D正确.

答案:D

6.用A、B、C、D表示四种不同颜色的单色点光源,①将A、B、C放在水中相同深度处,有人在水面上方同等条件下观测发现,B在水下的像最深,C照亮水面的面积比A的大;②分别用B、C和D发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验,B光的亮条纹间距最大;③A、C和D发出的光在同种玻璃中传播,D光的传播速度最大.推断同种介质对A、B、C、D发出的光的折射率正确的是 (　　) 

A.nB<nD<nC<nA                       B.nB<nA<nD<nC

C.nA=nB=nC=nD                       D.nB=nA<nD=nC

解析:将A、B、C放在水中相同深度处,在水面上方同等条件下观测发现B在水下的像最深,说明nA、nB、nC相比nB最小,C照亮水面的面积比A的大,说明nC<nA,所以nB<nC<nA;分别用B、C和D发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验,B光的亮条纹间距最大,说明在B、C、D三种光中,B光的波长最长,频率最小,故nB、nC、nD相比,nB最小;A、C和D发出的光在同种玻璃中传播,D光的传播速度最大,说明nA、nC、nD相比,nD最小.综上可知,nB<nD<nC<nA,故选项A正确.

答案:A

7.如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量也为m的小球从槽上高h处由静止开始自由下滑,小球与弹簧的碰撞无能量损失.下列说法正确的是 (　　) 

A.在下滑过程中,小球和槽之间的相互作用力对槽不做功

B.在下滑过程中,小球和槽组成的系统水平方向动量守恒

C.被弹簧反弹后,小球的最终速率小于槽的速率

D.被弹簧反弹后,小球能回到槽上高h处

解析:在下滑过程中,小球和槽之间的相互作用力对槽做功,选项A说法错误;在下滑过程中,小球和槽组成的系统在水平方向所受合力为0,系统在水平方向动量守恒,选项B说法正确;小球与槽组成的系统在水平方向上动量守恒,小球与槽的质量相等,小球沿槽下滑,二者分离后,小球与槽的速度大小相等,小球被弹簧反弹后的速度与槽的速度相等,故小球不能滑到槽上,选项C、D说法错误.

答案:B

二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.

8.如图所示,一沙袋用无弹性轻细绳悬于O点.开始时沙袋处于静止状态,一弹丸以水平速度v0 击中沙袋后未穿出,二者共同摆动.弹丸质量为m,沙袋质量为5m,弹丸和沙袋形状大小忽略不计,弹丸击中沙袋后漏出的沙子质量忽略不计,不计空气阻力,重力加速度为g.下列说法正确的是 (　　) 

A.弹丸打入沙袋过程中,细绳所受拉力大小保持不变

B.弹丸打入沙袋过程中,弹丸对沙袋的冲量大小等于沙袋对弹丸的冲量大小

C.弹丸打入沙袋过程中所产生的热量为

D.沙袋和弹丸一起摆动所达到的最大高度为

解析:弹丸打入沙袋的过程由动量守恒定律知(m+5m)v=mv0,解得v=v0;弹丸打入沙袋后,弹丸和沙袋做圆周运动,根据FT=6mg+6m可知,细绳对沙袋的拉力变大,根据牛顿第三定律,细绳所受拉力变大,选项A错误.根据牛顿第三定律可知,弹丸打入沙袋过程中,弹丸对沙袋的冲量大小等于沙袋对弹丸的冲量大小,选项B正确.弹丸打入沙袋过程中产生的热量为Q=m-×6mv2=m,选项C错误.由机械能守恒可得×6mv2=6mgh,解得h=,选项D正确.

答案:BD

9.如图所示,O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于O1O2轴对称且平行的两束不同单色细光束,它们从玻璃体右方射出后的光路如图所示,MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不断左右移动光屏,可在屏上得到一个光斑P.根据该光路图,下列说法正确的是 (　　) 

A.A光的频率比B光的频率高

B.在该玻璃体中,A光的速度比B光的速度小

C.在该玻璃体中,A光的临界角大于B光的临界角

D.用同一双缝干涉实验装置分别以A、B光做实验,A光的干涉条纹间距大于B光的干涉条纹间距

解析:B光的偏折程度比A光的大,则玻璃体对B光的折射率大于其对A光的折射率,B光的频率较高,选项A错误.玻璃体对A光的折射率较小,根据v=知,在该玻璃体中,A光速度比B光速度大,故选项B错误.玻璃体对B光的折射率大于其对A光的折射率,由临界角公式sin C=知道,A光的临界角大于B光的临界角,故选项C正确.同一双缝干涉实验装置分别以A、B光做实验,根据双缝干涉相邻亮(或暗)条纹的间距Δx=知,干涉条纹的间距与波长成正比,则A光的干涉条纹间距大于B光的干涉条纹间距,故选项D正确. 

答案:CD

10.如图所示,一根张紧的水平弹性长绳上的A、B两点(B点未画出)相距4.2 m,B点在A点的右方,一列简谐波沿水平绳向右传播,波速为20 m/s,波长大于2 m.某时刻B点达到波峰位置,而A点正处于平衡位置且向上运动,则这列波的周期可能是              (　　) 

A.0.12 s B.0.28 s  C.0.168 s D.0.84 s 

解析:A点处于平衡位置且向上运动,B点达到波峰且在A点的右方,满足这一条件的关系式为Δx=n+λ(n=0,1,2,…),则λ= m(n=0,1,2,…).当n=0时,λ1=5.6 m,当n=1时,λ2=2.4 m.只有这两个波长满足条件.由T=解得T1=0.28 s,T2=0.12 s. 

答案:AB

三、非选择题:共54分.

11.(9分)(1)如图甲所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7 m,屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7 m,在这里出现的应是　　　　(选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为 6.30×10-7 m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”) 

甲                                       乙

 (2)如图乙所示,一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质中,经下表面反射后,从上表面的A点射出.已知入射角为i,A与O相距l,介质的折射率为n,介质的厚度d=　　　　. 

解析:(1)当P点到两缝的路程差为半波长的奇数倍时,P点出现暗条纹;由Δx=λ可知随波长变长,条纹间距变大.

(2)设折射角为r,由折射定律得=n,又由几何关系知l=2dtan r,解得d=l. 

答案:(1)暗条纹　变大　(2)l 

12.(9分)某研究性学习小组在进行用单摆测量重力加速度的实验,实验装置如图甲所示,已知单摆在摆动过程中的最大偏角小于5°.在测量单摆的周期时,从单摆运动到最低点开始计时且记数为1,到第n次经过最低点所用的时间为t.在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最上端)为l0,再用螺旋测微器测得摆球的直径为d(读数如图乙所示).

甲                                     乙

 (1)从图乙可知,摆球的直径为d=　　　　mm. 

(2)用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g=　　　　. 

(3)实验结束后,同学们在讨论如何提高测量结果的精确度时,提出了以下建议,其中可行的是　　　　. 

A.尽可能选择细、轻且不易伸长的线作为摆线

B.当单摆经过最高位置时开始计时

C.质量相同、体积不同的摆球,应选用体积较大的

D.测量多组周期T和摆长l,作l-T2关系图像来处理数据

解析:(1)螺旋测微器的固定刻度读数为5.5 mm,可动刻度读数为0.01×48.0 mm=

0.480 mm,则最终读数为5.980 mm. 

(2)由题意知,从单摆运动到最低点开始计时且记数为1,到第n次经过最低点所用的时间为t,则单摆的全振动的次数为N=,周期为T==,单摆的摆长为l=l0+,

由单摆的周期公式T=2π得g=.

(3)重力加速度的测量值与摆长有关,所以要尽可能选择细、轻且不易伸长的线作为摆线,故选项A正确.在单摆经过平衡位置时开始计时,且选用体积较小的摆球,可以减小误差,故选项B、C错误.应用图像法处理实验数据可以减小实验误差,测量多组周期T和摆长l,作l-T2关系图像来处理数据,故选项D正确.

答案:(1)5.980　(2)　(3)AD 

13.(10分)如图所示,半圆柱形玻璃砖的半径R=10 cm,折射率为n=,直径AB与屏垂直并接触于A点,激光a以入射角i=30° 射向半圆柱形玻璃砖的圆心O,结果在水平屏幕MN上出现两个光斑.求这两个光斑之间的距离l. 

解析:画出光路图如图所示,设折射角为r,根据折射定律得n=,解得r=60°.由几何知识得,△OPQ为直角三角形,所以两个光斑PQ之间的距离l=lPA+lAQ=Rtan 30°

+Rtan 60°,解得l= cm. 

答案: cm 

14.(12分)一列简谐横波在x轴上传播,各质点在竖直方向上振动,B、C是x轴上相距sBC=6 m的两质点,t=0时,B质点正好到达最高点,且B质点到x轴的距离为4 cm,而此时C质点恰好经过平衡位置向上运动.已知这列波的频率为25 Hz. 

(1)求经过时间1 s,C质点运动的路程; 

(2)若C、B在x轴上的距离大于一个波长,求该波的波速大小.

解析:(1)C质点一个周期内运动的路程

s0=4A=0.16 m, 

1 s内的周期数是n0==25, 

C质点1 s内运动的路程s=n0s0=4 m. 

(2)若波由C传向B,sBC=n+λ(n=1,2,3,…),

v=λf= m/s(n=1,2,3,…), 

若波由B传向C,sBC=n+λ(n=1,2,3,…),

v=λf= m/s(n=1,2,3,…). 

答案:(1)4 m　(2)见解析. 

15.(14分)小明将如图所示的装置放在水平地面上,该装置由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道AB和倾角θ=37° 的斜轨道BC平滑连接而成.质量m=0.1 kg的小滑块从弧形轨道离地高h0=1.0 m处静止释放.已知R=0.2 m,lAB=lBC=1.0 m,滑块与轨道AB和BC间的动摩擦因数均为μ=0.25,弧形轨道和圆轨道均可视为光滑,忽略空气阻力.g取10 m/s2.sin 37°=0.6,cos 37°=0.8. 

(1)求滑块运动到与圆心O等高的D点时对轨道的压力.

(2)通过计算判断滑块能否冲出斜轨道的末端C点.

(3)若滑下的滑块与静止在水平直轨道上距A点x处的质量为2m的小滑块相碰,碰后一起运动,动摩擦因数仍为0.25,求它们在轨道BC上到达的高度h与x之间的关系.碰撞时间不计.

解析:(1)由机械能守恒定律得

mgh0=mgR+m,

根据牛顿第二定律

FN==8 N, 

根据牛顿第三定律

FN'=FN=8 N,方向水平向左. 

(2)设滑块能在斜轨道上到达的最高点为C'点,由功能关系可得

mgh0=μmglAB+μmglBC'cos θ+mglBC'sin θ, 

解得lBC'= m<1.0 m,故不能冲出斜轨道的末端C点. 

(3)滑块运动到距A点x处的速度为v,由动能定理可得

mgh0-μmgx=mv2,

设碰撞后的速度为v',由动量守恒定律可得mv=3mv',

由动能定理可得-3μmg(lAB-x)-3μmg-3mgh=0-(3m)v'2,

解得h=x- m<x≤1 m, 

h=00≤x≤ m. 

答案:(1)8 N,方向水平向左    (2)不能   

(3)h=x- m<x≤1 m ，h=00≤x≤ m