2024-2025学年物理教科版（2019）选择性必修第一册综合复习试卷(含解析)

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2024-2025学年教科版（2019）选择性必修第一册综合复习试卷1(含解析) (满分：100分) 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．(2024·成都市高二期中)下列四幅图中关于机械振动和机械波的说法正确的是(　　) A．图甲中粗糙斜面上的金属球在弹簧作用下的运动是简谐运动 B．图乙中单摆的摆长为l，摆球的质量为m、位移为x，重力加速度为g，此时回复力为F＝－eq \f(mg,l)x(摆角较小) C．图丙中一列水波经过孔时可以发生衍射，若增大AB，则衍射现象会更明显 D．两列振幅均为1 cm的相干水波某时刻的波峰和波谷位置(实线表示波峰，虚线表示波谷)如图丁所示，图示时刻A、B两点的竖直高度差为2 cm 2．(2024·达州市高二期中)如图所示为某次跳水比赛的精彩瞬间，不计空气阻力，运动员从离开跳台至入水前，下列说法正确的是(　　) A．该运动员做自由落体运动 B．该运动员的加速度先变小后变大 C．该运动员的动量越来越大 D．该运动员所受重力的冲量方向竖直向下 3. 如图所示，水平弹簧振子在A、B两点之间做简谐运动，平衡位置为O点，C、D两点分别为OA、OB的中点。下列说法正确的是(　　) A．振子从A点运动到C点的时间等于周期的eq \f(1,8) B．从O点到B点的过程中，振子的动能转化为弹簧的弹性势能 C．在C点和D点，振子的速度相同 D．从C点开始计时，振子再次回到C点完成一次全振动 4. (2024·重庆市高二期末)如图所示，已知a光与界面的夹角为30°。b光的折射率为eq \r(2)，b光与法线的夹角为45°，光在空气中的传播速度为c，水雾半球的半径为R。则下列说法正确的是(　　) A．a光在水雾半球中的传播时间为 eq \f(\r(3)R,c) B．a光在水雾半球中的传播时间为eq \f(\r(3)R,3c) C．b光从水雾半球进入空气速度变快，波长变短 D．在水雾半球中a光的速度比b光的速度大 5. 如图，某次冰壶比赛，甲壶以速度v0与静止的乙壶发生正碰。已知冰面粗糙程度处处相同，两壶完全相同，从碰撞到两壶都静止，乙的位移是甲的9倍，则(　　) A．两壶碰撞过程无机械能损失 B．两壶碰撞过程动量变化量相同 C．碰撞后瞬间，甲壶的速度为eq \f(v0,4) D．碰撞后瞬间，乙壶的速度为v0 6. (2024·成都市高二期中)一列简谐横波沿直线传播，直线上相距10.5 m的质点a、b的振动图像分别如图中a、b所示，质点a的振动滞后于质点b。下列说法正确的是(　　) A．该波的振幅为20 cm B．该波由质点b传播到质点a可能历时3 s C．该波的波速大小不可能为10.5 m/s D．该波的波长可能为8.4 m 7. 如图所示，一轻弹簧竖直放置，两端分别固定物体B和C，此时B、C处于静止状态，O点是弹簧处于原长时物体B上表面所处的位置，B、O间距离为x。把一物体A从静止释放，释放时A、B之间的距离为h，物体A和物体B的质量均为m，发生碰撞后粘在一起向下运动(以后不再分开)，压缩弹簧然后上升到最高点时，物块B的上表面刚好到达D点，O、D之间距离也为x，重力加速度为g，物体C始终静止，下列说法正确的是(　　) A．碰撞后瞬间物体B的速度为eq \r(gh) B．运动到O点时，A、B之间弹力不为零 C．物体C的质量可能等于m D．h和x的关系满足h＝4x 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题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．(2024·东莞市高二期末)如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。当振子位于A点时弹簧处于原长状态。取竖直向上的方向为正方向，振子的质量为m，重力加速度为g。振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A．t＝0.4 s时，弹簧具有最大的弹性势能 B．t＝0.8 s时，振子的速度方向竖直向上 C．t＝0.2 s和t＝0.6 s时，振子的加速度相同 D．t＝0.6 s和t＝1.0 s时，振子的速度相同 9. (2023·商洛市高二期中)如图所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜，其中∠A＝30°，D点在AC边上，A、D间距为L，AB＝2eq \r(3)L。一条光线平行于AB边从D点射入棱镜，光线垂直BC边射出，已知真空中的光速为c，则(　　) A．玻璃对光线的折射率为eq \r(3) B．光线在棱镜中传播的路程为3L C．光线在棱镜中传播的时间为eq \f(5\r(3)L,2c) D．光线在棱镜中传播的时间为eq \f(5L,2c) 10．(2024·南充市高二期中)如图所示，水平轻质弹簧的一端固定在墙上，另一端与质量为m的物体A相连，A放在光滑水平面上，有一质量与A相同的物体B，从离水平面高h处由静止开始沿固定光滑曲面滑下，与A相碰后一起(A、B不粘连)将弹簧压缩，弹簧恢复原长时B与A分开，继续沿原曲面上升。下列说法正确的是(重力加速度为g)(　　) A．B与A相碰后一起压缩弹簧过程中，B、A组成的系统动量守恒 B．弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为eq \f(mgh,2) C．B与A分开后能达到的最大高度为eq \f(h,4) D．B与A分开后能达到的最大高度不能计算 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．(8分)(2024·成都市高二期中)某同学设计利用如图甲所示装置验证单摆的周期公式，传感器固定在悬点O正下方，该传感器可记录光的强弱随时间的变化情况。当小球摆到最低点遮挡光线时，传感器采集的光线最弱，计算机采集数据后得到光的强弱与时间图像如图乙所示。 (1)(2分)第1次光最弱到第N次光最弱的时间为t，则该单摆的周期可表示为T1＝________。(用N、t表示) (2)(6分)该同学用游标卡尺测得小球直径D如图丙所示，则D＝________ mm，用米尺测量知摆线长为L，重力加速度取g，用D、L、g表示单摆周期公式为T2＝________。在误差允许范围内若T1＝T2，即可验证单摆周期公式正确。 12．(8分)某学习小组用双缝干涉测量某种单色光的波长并研究增透膜厚度与单色光波长的关系。 (1)(3分)已知双缝间距d＝0.4 mm，双缝到毛玻璃屏间的距离L＝0.5 m。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，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮纹，此时游标卡尺的读数为x＝11.1 mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时游标卡尺的示数如图所示，其读数为x′＝________ mm，由此可计算出相邻亮条纹间间距，从而可以计算出该单色光的波长为λ＝________ m(计算结果保留两位有效数字)。光屏上某点P到双缝的距离差为3.5×10－7 m，则P点出现的是________(填“亮”或“暗”)条纹。 (2)(2分)为了减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹的距离，而是先测量n条亮条纹间距再求出相邻亮条纹间距。下列实验采用了类似方法的有________； A．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 B．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量 C．“用单摆测重力加速度”的实验中单摆周期的测量 (3)(3分)照相机镜头上的增透膜目的是增加透光度。若该光射入折射率为n的增透膜中，已知光在真空中的波长为λ，则增透膜的厚度至少为________(用λ和n表示)。 13．(10分)(2024·徐州市高二期末)小明利用光具盘等仪器探究光的传播规律时，让一束红光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，光路如图所示，P、Q、M是光线在光具盘边缘上的三点，反射光线和折射光线夹角为105°。半圆形玻璃砖和圆形光具盘圆心重合，半圆形玻璃砖的半径为r，光在真空中传播速度为c。求： (1)(5分)玻璃砖对红光的折射率n； (2)(5分)红光在玻璃砖中的传播速度v。 14．(12分)(2024·成都市高二期中)水面上水波的速度跟水深度有关，其关系式为v＝eq \r(gh)，式中h为水的深度，g为重力加速度。如图甲所示是某水域的剖面图，C、D两部分深度不同，图乙是该水域俯视图，O点处于两部分水面分界线上，M和N分别是处在C和D两区域水面上的两点。t＝0时刻O点从平衡位置向上振动，形成以O点为波源向左和向右传播的水波(可看作是简谐横波)。t＝2.5 s时O点第二次到达波峰，此时M点第一次到达波峰。已知D区域水波振幅A＝5 cm，水深hD＝0.90 m，OM间距离4.0 m，ON间距离3.0 m，g＝10 m/s2。求： (1)(3分)C区域的水深hC； (2)(4分)N点在t＝3 s时的振动方向及此时的位移； (3)(5分)t＝10 s时，处在D水域水面上的Q点(图中未标出)处于波峰，且OQ间只有一个波峰，则Q点在t＝0至t＝10 s时间内振动的路程是多少？ 15．(16分)(2024·宜宾市高二期中)如图所示，光滑水平面MN的左端M处有一弹射装置P，右端N处与水平传送带恰平齐接触，传送带水平部分长度L＝8 m，沿逆时针方向以恒定速度v＝6 m/s匀速转动。放在水平面上的两相同小物块A、B间有一被压缩的轻质弹簧，弹性势能Ep＝16 J，弹簧与A相连接，与B不连接，A、B与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2。物块质量mA＝mB＝1 kg。现将A、B由静止开始释放，弹簧弹开，在B离开弹簧时，A未与P碰撞，B未滑上传送带。g取10 m/s2。求： (1)(5分)B滑上传送带后，向右运动的最远处(相对地面)与N点间的距离sm； (2)(5分)B从滑上传送带到返回到N端的时间t； (3)(6分)B回到水平面MN上后压缩被弹射装置P弹回的A上的弹簧，B与弹簧分离时，A、B互换速度，然后B再滑上传送带。则P必须给A做多少功才能使B从Q端滑出。 模块综合试卷(一) 1．B　[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，故A错误；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，则有sin θ≈eq \f(x,l)，回复力的方向与位移x的方向相反，所以F＝－eq \f(mg,l)x，故B正确；当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，这是发生明显衍射的条件。如果增大AB，孔的尺寸大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故C错误；频率相同的两列水波相叠加。实线表示波峰，虚线表示波谷，则A点是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强区；由于振幅是1 cm，A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高2 cm。而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡位置低2 cm。所以A、B相差4 cm，故D错误。] 2．D　[起跳时，有竖直向上的速度，所以该运动员做竖直上抛运动，故A错误；该运动员做竖直上抛运动，加速度恒定为重力加速度，故B错误；该运动员做竖直上抛运动，速度先减小，后增大，故动量先减小后增大，故C错误； 该运动员所受重力方向竖直向下，重力的冲量方向与重力方向相同，竖直向下，故D正确。] 3．B　[振子从A点运动到O点的时间等于周期的eq \f(1,4)，因振子从A到C的时间大于从C到O的时间，可知振子从A点运动到C点的时间大于周期的eq \f(1,8)，选项A错误；从O点到B点的过程中，振子速度减小，动能减小，弹性势能增加，即振子的动能转化为弹簧的弹性势能，选项B正确；在C点和D点，振子的速度大小相等，方向不一定相同，选项C错误；从C点开始计时，振子第二次回到C点才是完成一次全振动，选项D错误。] 4．A　[对b光根据折射定律nb＝eq \f(sin 45°,sin i)＝eq \r(2)，则i＝30°，则a光的折射率na＝eq \f(sin 60°,sin 30°)＝eq \r(3)，a光在水雾半球中的传播速度va＝eq \f(c,na)＝eq \f(c,\r(3))，传播时间为 t＝eq \f(R,va)＝eq \f(\r(3)R,c)，选项A正确，B错误；b光从水雾半球进入空气速度变快，根据λ＝vT，可知，周期不变，波长变长，选项C错误；根据v＝eq \f(c,n)，因a光的折射率大于b光，可知在水雾半球中a光的速度比b光的速度小，选项D错误。] 5．C　[两壶碰后在冰面上滑行，则有a＝eq \f(μmg,m)＝μg，两壶完全相同，从碰撞到两壶都静止，乙的位移是甲的9倍，设碰后两壶的速度分别是v1和v2，根据0－v2＝－2ax，得v1∶v2＝1∶3，根据动量守恒定律得mv0＝mv1＋mv2，解得v1＝eq \f(v0,4)，v2＝eq \f(3v0,4)，C正确，D错误；两壶碰撞过程机械能的变化量为ΔE＝eq \f(1,2)mv12＋eq \f(1,2)mv22－eq \f(1,2)mv02＝－eq \f(3,16)mv02，机械能有损失，A错误；动量的变化量是矢量，两壶碰撞过程动量变化量大小相同，但方向相反，B错误。] 6．D　[由振动图像可知，该波的振幅为10 cm，A错误；由题意分析可知，质点a、b间的距离满足xab＝10.5 m＝eq \f(λ,4)＋nλ(n＝0,1,2,3…)，可得λ＝eq \f(42,4n＋1) m(n＝0,1,2,3…)，由振动图像可知，该波的周期为T＝4 s，则有波速为v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(10.5,4n＋1) m/s(n＝0,1,2,3…)，该波由质点b传播到质点a可能经历的时间Δt＝eq \f(xab,v)＝(4n＋1) s(n＝0,1,2,3…)，故该波由质点b传播到质点a不可能历时3 s，波速大小可能为10.5 m/s，波长可能为8.4 m，B、C错误，D正确。] 7．C　[由运动学公式得碰撞前物体A的速度v0＝eq \r(2gh)，根据动量守恒定律有mv0＝2mv，得碰撞后瞬间物体A、B的速度为v＝eq \f(1,2)eq \r(2gh)，故A错误；O点是弹簧原长位置，所以运动到O点时，A与B系统仅受重力作用，加速度为重力加速度g，所以A、B之间弹力为零，故B错误；A与B碰撞前，B处于平衡状态，对B由平衡条件得mg＝kx，因为C始终静止，当运动至D点时，O、D之间距离也为x，由胡克定律可知弹簧的弹力等于物体B受到的重力，所以物体C的质量要大于或等于m，故C正确；A、B碰撞后到A、B系统运动到D点过程，根据能量守恒定律有eq \f(1,2)×2mv2＝4mgx，解得h＝8x，故D错误。] 8．CD　[t＝0.4 s时，振子位于A点，弹簧处于原长，弹簧具有最小的弹性势能，A错误； 由题图可知，t＝0.8 s时，斜率为负，振子的速度方向竖直向下，B错误； t＝0.2 s和t＝0.6 s时，振子处于同一位置，受到相同的弹力，所以合力相同，加速度也相同，C正确； t＝0.6 s和t＝1.0 s时，图线斜率相同，所以振子的速度相同，D正确。] 9．AC　[光路如图，因为光线垂直BC边射出，有β＝30°，光线在E点发生反射，有α＝30°，可知r＝30°，光线平行于AB边从D点射入棱镜，入射角θ＝60°，由折射定律有n＝eq \f(sin θ,sin r)＝eq \r(3)，故A正确；△ADE为等腰三角形，由几何关系有 DE＝AD＝L，EB＝AB－2L·cos 30°，解得EF＝EB·cos β＝eq \f(3L,2)，光线在棱镜中传播的路程为s＝DE＋EF＝2.5L，故B错误；光线在棱镜中传播的速度v＝eq \f(c,n)，光线在棱镜中传播的时间为 t＝eq \f(s,v)＝eq \f(5\r(3)L,2c)，故C正确，D错误。] 10．BC　[B与A相碰后一起压缩弹簧过程中，B、A组成的系统所受合外力不为零，故系统动量不守恒，故A错误；对B下滑过程，据机械能守恒定律得mgh＝eq \f(1,2)mv02，则得B刚到达水平地面时的速度v0＝eq \r(2gh)，B与A碰撞过程，以A、B组成的系统为研究对象，取向右为正方向，根据动量守恒定律可得mv0＝2mv，得A与B碰撞后的共同速度为v＝eq \f(1,2)v0，所以弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能Epm＝eq \f(1,2)×2mv2＝eq \f(1,2)mgh，故B正确；当弹簧再次恢复原长时，A与B将分开，B以v的速度沿斜面上滑，根据机械能守恒定律可得mgh′＝eq \f(1,2)mv2，故B能达到的最大高度为h′＝eq \f(h,4)，故C正确，D错误。] 11．(1)eq \f(2t,N－1)　(2)10.60　2πeq \r(\f(L＋\f(D,2),g)) 解析　(1)在一个周期内摆球2次经过平衡位置，则一个周期内摆球两次挡光，单摆的周期T1＝eq \f(t,\f(N－1,2))＝eq \f(2t,N－1) (2)由游标卡尺读数规则知小球直径D＝10 mm＋0.05 mm×12＝10.60 mm，单摆摆长l＝L＋eq \f(D,2)；单摆周期公式T2＝2πeq \r(\f(L＋\f(D,2),g))。 12．(1)15.5　7.0×10－7　暗　(2)C　(3)eq \f(λ,4n) 解析　(1)此为10分度的游标卡尺，故其精确度为0.1 mm，则读数为15 mm＋5×0.1 mm＝15.5 mm，相邻条纹的间距为Δx＝eq \f(x′－x,6－1)＝0.88 mm，由波长与条纹间距关系有Δx＝eq \f(L,d)λ，代入数据有λ＝eq \f(Δxd,L)＝7.0×10－7 m，光屏上某点P到双缝的距离差为3.5×10－7 m，恰好是该光波波长的一半，则出现在暗条纹处。 (2)为了减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹的距离，而是先测量n条亮条纹间距再求出相邻亮条纹间距，这种方法是微量累积法。“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量是采用等效代替法；故A错误；“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量，由于形变量大，不需要采用微量累计法，故B错误；“用单摆测重力加速度”的实验中单摆周期的测量，因为一次全振动时间很小，所以采用测量N次全振动的时间再求一次全振动时间，是采用微量累计法，故C正确。 (3)增透膜是利用光的干涉现象，当薄膜厚度等于入射光在薄膜中波长的eq \f(1,4)时，在薄膜的两个表面反射的光，光程差恰好等于半个波长，互相抵消，因此有d＝eq \f(1,4)λ0；① 设光在真空的波长为λ，由波速与折射率之间的关系有v＝eq \f(c,n)， 即n＝eq \f(c,v)＝eq \f(λf,λ0f)＝eq \f(λ,λ0)，则λ0＝eq \f(λ,n)，② 联立①②得d＝eq \f(λ,4n) 13．(1)eq \r(2)　(2)eq \f(\r(2),2)c 解析　(1)由题图知，入射角θ1＝30°，折射角θ2＝180°－105°－30°＝45° 折射率n＝eq \f(sin θ2,sin θ1)＝eq \r(2) (2)红光在玻璃中传播的速度v＝eq \f(c,n)，即v＝eq \f(\r(2),2)c。 14．(1)0.40 m　(2)向上振动　0 (3)0.65 m 解析　(1)对O点的振动分析，则t＝eq \f(5,4)T＝2.5 s，解得T＝2 s；对M点的振动分析，知C区域水波波长为λC＝OM＝4 m，则有vC＝eq \f(λC,T)＝2 m/s，由v＝eq \r(gh)，代入数据求得hC＝0.40 m (2)由v＝eq \r(gh)，代入数据求得vD＝eq \r(ghD)＝3 m/s，又由vD＝eq \f(λD,T)，解得λD＝vDT＝6 m，波传到N点的时间t1＝eq \f(ON,vD)＝1 s，所以t＝3 s时，N点刚好完成一次全振动，可知其在平衡位置向上振动，位移为0 m。 (3)t＝10 s时，O点在平衡位置向上振动，可画出D区域水波的波动图像如图所示， 由图可知OQ＝10.5 m，则有Δt＝eq \f(OQ,vD)＝eq \f(10.5,3) s＝3.5 s，则Q点振动的时间为t2＝10 s－3.5 s＝6.5 s＝3eq \f(1,4)T，所以Q点振动的路程为s＝3eq \f(1,4)×4A＝13A＝0.65 m。 15．(1)4 m　(2)4 s　(3)W≥8 J 解析　(1)弹簧弹开的过程中，系统机械能守恒有Ep＝eq \f(1,2)mAvA2＋eq \f(1,2)mBvB2，由动量恒有mAvA＝mBvB，联立并代入数据解得vA＝4 m/s，vB＝4 m/s；B滑上传送带匀减速运动，当速度减为零时，滑动的距离最远，由动能定理得－μmBgsm＝0－eq \f(1,2)mBvB2，解得sm＝eq \f(vB2,2μg)，代入数据解得sm＝4 m (2)物块B先向右匀减速运动，直到速度减小到零，然后反方向匀加速运动，回到皮带左端时速度大小仍为4 m/s，由动量定理得－μmBgt＝－mBvB－mBvB，解得t＝eq \f(2vB,μg)，代入数据解得t＝4 s (3)设弹射装置给A做功为W，则有eq \f(1,2)mAvA′2＝eq \f(1,2)mAvA2＋W，A、B碰后速度互换，B的速度vB′＝vA′；B要滑出平台Q端，由能量关系有eq \f(1,2)mBvB′2≥μmBgL；又mA＝mB，联立解得W≥μmBgL－eq \f(1,2)mAvA2，代入数据解得W≥8 J。