2021-2022新教材粤教版物理选择性必修第一册模块检测WORD版含解析

模块达标验收(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，共40分。第1～8小题只有一个选项正确，每小题3分；第9～12小题有多个选项正确，每小题4分，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的()A．位移减小 B．速度增大C．回复力增大 D．机械能增大解析：选C摆球做简谐运动，在平衡位置处位移为零，在摆角增大的过程中，摆球的位移增大，速度减小，选项A、B错误；在摆角增大的过程中，摆球受到的回复力增大，选项C正确；单摆做简谐运动，机械能守恒，所以在摆角增大的过程中，摆球机械能保持不变，选项D错误。2．(2020·北京西城区模拟)2020年我国进入5G万物互联的商用网络新时代，所谓5G是指第五代通信技术，采用3300～5000MHz频段的无线电波。而第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880～2635MHz。5G相比4G技术而言，其数据传输速度提升了数十倍，容量更大，时延大幅度缩短到1毫秒以内，为产业革命提供了技术支撑。根据以上内容结合所学知识，判断下列说法正确的是()A．4G信号是纵波，5G信号是横波B．4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象C．4G信号比5G信号更容易发生衍射现象D．4G信号比5G信号在真空中的传播速度小解析：选C电磁波均为横波，A错误；两种不同频率的波不能发生干涉，B错误；5G信号的频率比4G信号的频率高，则4G信号的波长比5G信号的波长长，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，C正确；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故4G信号与5G信号在真空中的传播速度相同，D错误。3．蜘蛛捕食是依靠昆虫落在丝网上引起的振动准确判断昆虫的方位。已知丝网固有频率为f0，某昆虫掉落在丝网上挣扎时振动频率为f，则该昆虫落在丝网上时()A．f增大，则丝网振幅增大B．f减小，则丝网振幅减小C．昆虫引起丝网振动的频率为f0D．丝网和昆虫挣扎振动周期相同解析：选D昆虫掉落在丝网上挣扎时，丝网做受迫振动，f与固有频率f0越接近，丝网的振幅越大，由于f与f0的关系不确定，无法确定丝网振幅的变化，A、B错误；丝网做受迫振动，振动频率与昆虫挣扎频率f相同，振动周期也和昆虫挣扎周期相同，C错误，D正确。4．如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab面入射，有光线从ab面射出。以O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出，则该玻璃砖的折射率为()A．eq\f(1,sin\f(θ,2)) B．eq\f(1,sinθ)C．eq\f(1,sin2θ) D．eq\f(1,2sinθ)解析：选B由题意知，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出，说明光线发生了全反射，此时的入射角恰好等于临界角，即有i＝C，而入射角i＝θ，则临界角C＝θ。由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)，得n＝eq\f(1,sinC)＝eq\f(1,sinθ)，故B选项正确。5．(2020·山东济南期末)地动仪是世界上最早的感知地震装置，由我国杰出的科学家张衡制成，早于欧洲1700多年。如图所示，一现代仿制的地动仪，龙口中的铜珠到蟾蜍口的距离为20cm，当感知到地震时，质量为50g的铜珠(初速度为零)离开龙口，落入蟾蜍口中，与蟾蜍口碰撞时间约为1ms，则铜珠对蟾蜍口产生的平均冲击力大小约为()A．1N B．10NC．100N D．1000N解析：选C铜珠做自由落体运动，落到蟾蜍口的速度为v＝eq\r(2gh)＝2m/s，以竖直向上为正方向，根据动量定理可得Ft－mgt＝0－(－mv)，代入数据解得F≈100N，故选项C正确。6．一简谐横波沿x轴正向传播，图甲是t＝0时刻的波形图，图乙是介质中某质点的振动图像，则该质点的x坐标值合理的是()A．0.5m B．1.5mC．2.5m D．3.5m解析：选C由题图乙可知，t＝0时刻质点位移在－0.2～－0.1m之间，振动方向向下；由题图甲可知，质点在x＝2m与x＝3m之间，选项C正确。7．两列平面简谐横波在空中叠加，其中简谐横波a(图中虚线所示)沿x轴正方向传播，简谐横波b(图中实线所示)沿x轴负方向传播，波速都是20m/s，t＝0时，这两列波的波动图像如图所示，那么位于x＝45m处的质点P第一次到达波峰的时间和第一次处于平衡位置的时间分别是()A．1.50s,0.25s B．0.25s,0.75sC．0.50s,0.75s D．0.75s,0.25s解析：选B从题图上可知两波波长均为λ＝40m，故T＝eq\f(λ,v)＝2s，a波或b波的波峰第一次传到P点，均需要t＝eq\f(5,20)s＝0.25s，而平衡位置状态传到P需要t′＝eq\f(15,20)s＝0.75s，选项B正确。8．(2020·河北衡水调研)如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为M(含水)的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为m的水以相对地面为v0的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为g，空气阻力不计，下列说法正确的是()A．火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力B．水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒C．火箭获得的最大速度为eq\f(Mv0,M－m)D．火箭上升的最大高度为eq\f(m2v\o\al(2,0),2gM－m2)解析：选D火箭的推力来源于向下喷出的水对火箭的反作用力，A错误；水喷出的过程中，火箭内气体做功，火箭及水的机械能不守恒，B错误；在喷水的极短时间内，火箭和水的重力以及空气阻力可忽略不计，在竖直方向动量守恒，在水喷出后的瞬间，火箭获得的速度最大，根据动量守恒定律有(M－m)v－mv0＝0，解得v＝eq\f(mv0,M－m)，C错误；水喷出后，火箭竖直向上做竖直上抛运动，有2gh＝v2，解得h＝eq\f(m2v\o\al(2,0),2gM－m2)，D正确。9．如图所示，带有挡板的小车质量为m，上表面光滑，静止于光滑水平面上。轻质弹簧左端固定在小车上，右端处于自由伸长状态。质量也为m的小球，以速度v从右侧滑上小车，在小球刚接触弹簧至与弹簧分离过程中，以下判断正确的是()A．弹簧的最大弹性势能为eq\f(1,4)mv2B．弹簧对小车做的功为eq\f(1,4)mv2C．弹簧对小球冲量的大小为mvD．弹簧对小球冲量的大小为eq\f(1,2)mv解析：选AC弹簧有最大弹性势能时，小球和小车有共同的速度，由动量守恒可知，mv＝2mv共，由机械能守恒定律可得Ep＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)·2mveq\o\al(2,共)＝eq\f(1,4)mv2，A正确；从小球接触弹簧到与弹簧分离，根据动量守恒定律和机械能守恒定律可知，mv＝mv1＋mv2，eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，得v1＝0，v2＝v，由动能定理知弹簧对小车做的功等于小车增加的动能，W＝ΔEk＝eq\f(1,2)mv2，B错误；根据动量定理知，弹簧对小车的冲量等于小车动量的变化量，I＝mv－0＝mv，C正确，D错误。10．一个物体做简谐运动时，周期是T，振幅是A，那么该物体()A．在任意eq\f(T,4)内通过的路程一定等于AB．在任意eq\f(T,2)内通过的路程一定等于2AC．在任意eq\f(3T,4)内通过的路程一定等于3AD．在任意T内通过的路程一定等于4解析：选BD物体做简谐运动，简谐运动是变加速直线运动，物体在任意eq\f(T,4)内通过的路程不一定等于A，故A错误；物体做简谐运动，在任意eq\f(T,2)内通过的路程一定等于2A，故B正确；物体做简谐运动，在任意eq\f(3T,4)内通过的路程不一定等于3A，故C错误；物体做简谐运动，在一个周期内完成一次全振动，位移为零，路程为4A，故D正确。11．用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样如图所示，现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜，光的传播路径与方向可能正确的是()解析：选AD因为单色光斜射入平行玻璃砖时的出射光线应平行入射光线，故B错误；根据干涉图样，a光的干涉条纹间距较大，所以a光的波长较长，在同种介质中的折射率较小，故沿相同方向斜射入平行玻璃砖时a光的侧移量小，A正确；由于三棱镜对a光的折射率小，临界角较大，则更不易发生全反射，C错误，D正确。12．(2020·浙江7月选考)如图所示，x轴上－2m、12m处有两个振动周期均为4s、振幅均为1cm的相同的波源S1、S2，t＝0时刻两波源同时开始竖直向下振动，产生波长均为4m且沿x轴传播的简谐横波。P、M、Q分别是x轴上2m、5m和8.5m的三个点，下列说法正确的是()A．6.0s时，P、M、Q三点均已振动B．8.0s后M点的位移始终是2cmC．10.0s后P点的位移始终是0D．10.5s时Q点的振动方向竖直向下解析：选CD由题可知波速v＝eq\f(λ,T)＝1m/s，经6.0s，两波沿传播方向传播6m，而M点离左、右两波源距离均为7m，所以此时M点未振动，A项错误；8.0s时，两波均经过M点，M点到两波源距离相等，M点是振动加强点，即振幅为2cm，仍做简谐运动，B项错误；10.0s时，两波均经过P点，P点到两波源的路程差6m＝eq\f(3,2)λ，P点为振动减弱点，P点始终处于平衡位置，则10.0s后P点位移始终为0，C正确；10.5s时，仅有S1时，Q点位于平衡位置且将要向下振动，仅有S2时，Q点位于波峰处且将要向下振动，故10.5s时Q的振动方向竖直向下，D正确。二、实验题(本题共2小题，共14分)13．(6分)(2020·浙江7月选考)某同学用单摆测量重力加速度。(1)为了减少测量误差，下列做法正确的是________。A．摆的振幅越大越好B．摆球质量大些、体积小些C．摆线尽量细些、长些、伸缩性小些D．计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处(2)改变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系图像如图所示。所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是________。A．测周期时多数了一个周期B．测周期时少数了一个周期C．测摆长时直接将摆线的长度作为摆长D．测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长解析：(1)单摆只有在最大摆角小于5°时，其振动才可以视为简谐运动，所以选项A错误。摆球的质量大些、体积小些，可以减小振动时空气阻力的影响，可以减小测量误差，选项B正确。摆线尽量细些，可减小摆线质量的影响；摆线尽量长些，可保证最大摆角小于5°；伸缩性小些，可使摆动过程中摆长保持不变。选项C正确。由于摆球在通过最低位置时速度最大，计时的起、止位置选在摆球达到的最低位置，有利于减小计时误差，选项D错误。(2)设摆线长为L，摆球半径为r，则单摆的周期公式为T＝2πeq\r(\f(L＋r,g))，变化为T2＝eq\f(4π2L＋r,g)。对照题图所示的图像，图像斜率k＝eq\f(4π2,g)。实验所得结果与当地重力加速度值相等，说明实验测量符合要求，图像延长线没有过原点，说明测量摆长时直接将摆线长度作为摆长，故C正确。答案：(1)BC(2)C14．(8分)某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。在上方沿斜面向下推一下滑块A，滑块A匀速通过光电门甲，与静止在两光电门间的滑块B相碰，碰后滑块A、B先后通过光电门乙，采集相关数据进行验证。(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)(1)下列所列物理量哪些是必须测量的________。A．滑块A的质量mA、滑块B的质量mBB．遮光片的宽度d(滑块A与滑块B上的遮光片宽度相等)C．本地的重力加速度gD．滑块A、B与长木板间的动摩擦因数μE．滑块A、B上遮光片通过光电门的时间(2)滑块A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μA、μB，质量分别为mA、mB，要完成本实验，它们需要满足的条件是________。A．μA>μBmA>mB B．μA>μBmA<mBC．μA＝μBmA>mB D．μA<μBmA<mB(3)实验时，要先调节斜面的倾角，应使_________________________________________________________________________________________________________________。(4)若光电门甲的读数为t1，光电门乙先后的读数为t2、t3，用题目中给定的物理量符号写出动量守恒的表达式____________________________________________________________。解析：(1)要验证动量守恒只需验证eq\f(mA,t1)是否与eq\f(mA,t3)＋eq\f(mB,t2)相等，不需要测量遮光片的宽度、重力加速度g。由于滑块匀速滑动，重力的分力与摩擦力平衡，不需测量动摩擦因数μ，只要测出滑块的质量和遮光时间，故A、E正确。(2)要满足动量守恒，系统在沿斜面方向上的合外力为零，有mgsinθ＝μmgcosθ，μ＝tanθ，物块A、B与斜面间的动摩擦因数相等，由题意可知碰撞后两滑块均向下滑动，则mA>mB，C正确。(3)同一滑块下滑时通过两光电门的时间相等即可。(4)由动量守恒有mAvA＝mAvA′＋mBvB，vA、vA′、vB由通过光电门的时间与遮光片宽度来表达，即mAeq\f(d,t1)＝mAeq\f(d,t3)＋mBeq\f(d,t2)，化简得eq\f(mA,t1)＝eq\f(mA,t3)＋eq\f(mB,t2)。答案：(1)AE(2)C(3)滑块下滑通过两光电门所用时间相等(意思相近也给分)(4)eq\f(mA,t1)＝eq\f(mA,t3)＋eq\f(mB,t2)三、计算题(本题共4小题，共46分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15．(8分)(2020·武汉外国语学校高二检测)如图所示，OA为一单摆，B是穿在一根较长细线上的小球，让OA偏离竖直方向一很小的角度，在放手让A球向下摆动的同时，另一小球B从与O点等高处由静止开始下落，当A球摆到最低点时，B球也恰好到达与A同一水平面处，求B球下落时受到的细线的阻力大小与B球重力大小之比。(g取10m/s2，π2＝10)解析：单摆的周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))①A球摆到最低点所用的时间t＝(2n＋1)eq\f(T,4)(n＝0,1,2,3，…)②由牛顿第二定律知，B的加速度a＝eq\f(mg－f,m)③由运动学公式有L＝eq\f(1,2)at2④由①②③④式解得eq\f(f,mg)＝1－eq\f(0.8,2n＋12)(n＝0,1,2,3，…)。答案：1－eq\f(0.8,2n＋12)(n＝0,1,2,3，…)16．(8分)一振动片以频率f做简谐运动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为eq\f(3,8)l。求：(1)波的波长；(2)波的传播速度。解析：(1)设与c点最近的振幅极大点为d，则ad＝l－eq\f(3,8)l＝eq\f(5,8)lbd＝eq\r(cd2＋bc2－2bc×cdcos60°)＝eq\f(7,8)l根据干涉加强点距离差的关系，有Δx＝bd－ad＝nλ，对于点d：n＝1，即Δx＝bd－ad＝λ＝eq\f(1,4)l所以波长为eq\f(1,4)l。(2)由于受迫振动的频率取决于受迫源的频率，波的频率为f。由v＝λf知，v＝eq\f(1,4)fl。答案：(1)eq\f(1,4)l(2)eq\f(1,4)fl17．(14分)如图所示，某种材料制成的半球体，左侧面镀有水银，CD为半球底面直径，O为球心，直线OB垂直CD，且与半球面交于B点。现有一单色光平行BO方向从球面上的A点射入半球，经CD面反射后恰好从B点射出半球。半球的半径为R，入射时单色光线与OB的距离d＝eq\f(\r(3),2)R，透明半球对该单色光的折射率n＝eq\r(3)，不考虑单色光在B点的反射。(1)求单色光从B点射出时的折射角α；(2)已知光在真空中的传播速度为c，求单色光在半球内传播的总时间t。解析：(1)该单色光在半球内传播的光路如图所示，设光在A点的入射角为θ1，则有sinθ1＝eq\f(d,R)＝eq\f(\r(3),2)，可得θ1＝60°。设折射角为θ2，则有n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，可得θ2＝30°，由几何关系可知，光线在B点的入射角θ3＝30°，在B点，由n＝eq\f(sinα,sinθ3)，可得α＝60°。(2)由图可知eq\f(OE,R)＝tanθ3，EF＝OF－OE＝eq\f(\r(3),2)R－eq\f(\r(3),3)R＝eq\f(\r(3),6)R，AE＝2EF＝eq\f(\r(3),3)R，又EB＝eq\f(2\r(3),3)R。所以光线在球内的总路程为s＝AE＋EB＝eq\r(3)R，光线在球内的传播速度大小为v＝eq\f(c,n)＝eq