新教材高中物理模块综合测评新人教版选择性必修第一册

模块综合测评本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．下列说法正确的是()A．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应C．两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大D．一列波通过小孔发生了衍射，波源频率越大，视察到的衍射现象越明显答案B解析物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于系统的固有频率时，振幅达到最大，这种现象称为共振，A错误；医院检查身体的彩超仪是通过测量反射波的频率改变来确定血流的速度，明显是运用了多普勒效应原理，B正确；两列波发生干涉，振动加强区质点的振幅比振动减弱区质点的振幅大，不能说振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大，C错误；一列波通过小孔发生了衍射，假如孔的尺寸大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，依据λ＝eq\f(v,f)知，波长减小，衍射现象变得不那么明显了，D错误。2．关于光，下列说法正确的是()A．光在水中的传播速度大于在空气中的传播速度B．树荫下的太阳光斑大多成圆形是因为光的衍射C．透过竖直放置的肥皂膜看竖直的日光灯，能看到彩色干涉条纹D．当光在水面上发生反射时，反射光是偏振光答案D解析由v＝eq\f(c,n)可知，光在水中的传播速度小于在空气中的传播速度，A错误；树荫下的太阳光斑大多是由小孔成像形成的，故成圆形，B错误；薄膜干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加，而不是透过了薄膜，C错误；当光在水面上发生反射时，反射光是偏振光，D正确。3．如图所示，质量为m的小球被长为l的轻细绳系住，在光滑水平面上绕O点做匀速圆周运动，角速度为ω，则小球运动半个周期时间内细绳对小球的冲量大小为()A．0 B．mωlC．2mωl D．2πmωl答案C解析选初态速度方向为正向，小球初始动量p1＝mlω，半个周期后小球的动量p2＝－mlω，则细绳对小球的冲量I＝p2－p1＝－2mlω，其大小为2mlω，C正确，A、B、D错误。4．某同学在用单摆测定重力加速度的试验中，用的摆球密度不匀称，无法确定重心位置，他第一次测得悬线长l1，测得周期为T1；其次次测得悬线长为l2，测得周期为T2。依据上述数据，g值应为()A.eq\f(4π2l1＋l2,T\o\al(2,1)＋T\o\al(2,2)) B.eq\f(4π2l1－l2,T\o\al(2,1)－T\o\al(2,2))C.eq\f(4π2\r(l1l2),T\o\al(2,1)T\o\al(2,2)) D．无法计算答案B解析设悬线与球上表面接触处到球重心的距离为r，则第一次：T1＝2πeq\r(\f(l1＋r,g))①其次次：T2＝2πeq\r(\f(l2＋r,g))②由①②两式消去r得g＝eq\f(4π2l1－l2,T\o\al(2,1)－T\o\al(2,2))，B正确。5.如图所示，用单色光做双缝干涉试验时，P处为其次条亮条纹，改用频率较高的单色光重做试验(其他条件不变)时，则其次条亮条纹的位置()A．仍在P处B．在P点上方C．在P点下方D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮条纹答案C解析光波的频率越高，则光波波长越短。由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，波长λ变短时，Δx减小。所以，其次条亮条纹的位置在P点的下方。C正确。6．如图所示，一底端有挡板的斜面体固定在水平面上，其斜面光滑，倾角为θ。一个劲度系数为k的轻弹簧下端固定在挡板上，上端与物块A连接在一起，物块B紧挨着物块A静止在斜面上。某时刻将B快速移开，A将在斜面上做简谐运动。已知物块A、B的质量分别为mA、mB，若取沿斜面对上为正方向，移开B的时刻为计时起点，则A的振动位移随时间改变的图像是()答案B解析将A、B作为一个整体，平衡时，设弹簧压缩量为xAB，有(mA＋mB)gsinθ＝kxAB，移去B后，A平衡时，设弹簧压缩量为xA，有mAgsinθ＝kxA，设A振动的振幅为A0，则A0＝xAB－xA＝eq\f(mBgsinθ,k)，因取沿斜面对上为正方向，t＝0时刻物块A处于负的最大位移处，故其简谐运动位移随时间改变的图像应是B项。B正确。7．A、B两球沿始终线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前后的位移—时间图像，a、b分别为A、B两球碰前的位移—时间图像，c为碰撞后两球共同运动的位移—时间图像，若A球的质量m＝2kg，则由图可知下列结论错误的是()A．A、B碰撞前的总动量为3kg·m/sB．碰撞时A对B所施冲量为－4N·sC．碰撞前后A的动量改变量为4kg·m/sD．碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10J答案A解析由s­t图像可知，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两球的速度相等，为vA′＝vB′＝v＝eq\f(Δsc,Δtc)＝eq\f(2－4,2)m/s＝－1m/s。对A、B组成的系统，碰撞过程动量守恒，碰撞前后A的动量改变量为：ΔpA＝mvA′－mvA＝2×(－1)－2×(－3)＝4kg·m/s，C正确；依据动量守恒定律，碰撞前后B的动量改变量为：ΔpB＝－ΔpA＝－4kg·m/s。又因为ΔpB＝mB(vB′－vB)，所以：mB＝eq\f(ΔpB,ΔvB)＝eq\f(－4,－1－2)kg＝eq\f(4,3)kg，所以A与B碰撞前的总动量为：p总＝mvA＋mBvB＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(2×－3＋\f(4,3)×2))kg·m/s＝－eq\f(10,3)kg·m/s，A错误；由动量定理可知，碰撞时A对B所施的冲量为：IB＝ΔpB＝－4kg·m/s＝－4N·s，B正确；碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能：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，代入数据解得：ΔEk＝10J，D正确。本题选错误的，故选A。8．运动员在水上做飞行运动表演，他操控喷射式悬浮飞行器将水带竖直送上来的水反转180°后向下喷出，令自己悬停在空中，如图所示。已知运动员与装备的总质量为90kg，两个喷嘴的直径均为10cm，已知重力加速度大小g＝10m/s2，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，则喷嘴处喷水的速度大约为()A．2.7m/sB．5.4m/sC．7.6m/sD．10.8m/s答案B解析依据平衡条件，水对飞行器的作用力F＝Mg，依据牛顿第三定律，飞行器对水的平均作用力大小也等于F。设水喷出时的速度为v，在时间t内喷出的水的质量Δm＝ρ·V＝2ρSvt，t时间内质量为Δm的水获得的冲量I＝Ft＝Δm[v－(－v)]，联立可得v＝eq\r(\f(Mg,4ρS))＝eq\r(\f(900,4×1000×π×0.052))m/s≈5.4m/s，B正确。9．如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，其振动图像如图乙所示，由振动图像可以得知()A．振子的振动周期等于t1B．振子的振动周期等于2t1C．在t＝0时刻，振子的位置在a点D．在t＝t1时刻，振子的速度最大答案BD解析依据振子的振动周期是振子完成一次全振动所用的时间知，振子的振动周期等于2t1，A错误，B正确；在t＝0时刻，振子的位移为0，说明振子位于平衡位置O点，C错误；在t＝t1时刻，振子的位移为0，正通过平衡位置，振子的速度最大，D正确。10．如图所示，一束复色光斜射到置于空气中的厚平板玻璃(上、下表面平行)的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光。关于这两束单色光，下列说法中正确的是()A．此玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B．在此玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角C．在此玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度D．用同一双缝干涉装置进行试验可看到a光的干涉条纹间距比b光的窄答案BD解析光从空气斜射入玻璃，由于折射率不同，a光偏折较大，b光偏折较小，所以此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，A错误；由于na＞nb，依据全反射临界角的公式sinC＝eq\f(1,n)，可知Ca＜Cb，B正确；已知na>nb，则由v＝eq\f(c,n)可得，在此玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度，C错误；由na＞nb可知，a、b光的频率大小关系为fa＞fb，由光速c＝fλ可得a光的波长小于b光的波长，则用同一双缝干涉装置进行试验，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知a光的干涉条纹间距比b光的窄，D正确。11．一列振幅为4cm、频率为2.5Hz的绳波，在t＝0时刻的波形图如图所示，绳上的质点P位于最大位移处，质点Q位于平衡位置，质点M振动方向沿y轴正向，则下列说法中正确的是()A．波沿x轴正向传播B．t＝0时，质点N的振动方向沿y轴正向C．t＝0.1s时，质点Q的加速度达到最大，方向沿y轴正向D．从t＝0.1s到t＝0.2s时间内，波传播的距离为0.1m答案BCD解析质点M振动方向沿y轴正向，波形向左平移，则知波沿x轴负向传播，A错误；波形向左平移，则知t＝0时，质点N的振动方向沿y轴正向，B正确；周期T＝eq\f(1,f)＝eq\f(1,2.5)s＝0.4s，t＝0.1s＝eq\f(T,4)，因t＝0时刻质点Q沿y轴负方向通过平衡位置，则t＝0.1s时，质点Q到达波谷，位移为负向最大，由a＝－eq\f(kx,m)知，加速度达到最大，方向沿y轴正负，C正确；由图知，λ＝0.4m，则波速v＝λf＝1m/s，所以从t＝0.1s到0.2s时间内，波传播的距离为Δx＝vΔt＝1×0.1m＝0.1m，D正确。12．如图所示，质量为M、带有半径为R的四分之一光滑的圆弧轨道的滑块静置于光滑水平地面上，且圆弧轨道底端与水平面平滑连接，O为圆心。质量为m的小滑块以水平向右的初速度v0冲上圆弧轨道，恰好能滑到最高点，已知M＝2m，则下列推断正确的是()A．小滑块冲上轨道的过程，小滑块机械能不守恒B．小滑块冲上轨道的过程，小滑块与带有圆弧轨道的滑块组成的系统动量守恒C．小滑块冲到轨道的最高点时，带有圆弧轨道的滑块速度最大且大小为eq\f(2,3)v0D．小滑块脱离圆弧轨道时，速度大小为eq\f(1,3)v0答案AD解析小滑块冲上轨道的过程，系统机械能守恒，小滑块机械能不守恒，A正确；小滑块冲上轨道的过程，系统竖直方向受力不为零，动量不守恒，但系统在水平方向动量守恒，B错误；由水平方向动量守恒和系统机械能守恒可得，当小滑块冲到轨道的最高点时，两滑块速度大小相等，为eq\f(1,3)v0，当小滑块从轨道的最高点返回脱离轨道时，带有圆弧轨道的滑块速度最大，设脱离后小滑块和带有圆弧轨道的滑块的速度分别为v1和v2，则有mv0＝mv1＋Mv2，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)，解得v2＝eq\f(2,3)v0，v1＝－eq\f(1,3)v0，C错误，D正确。第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、填空题(本题共2小题，共12分)13．(6分)小明同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的试验，如图甲所示，长木板下垫着小木块以平衡两车的摩擦力。推动小车P给小车P一个初速度后，让小车P做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车Q相碰并粘合成一体，接着做匀速运动，在小车P后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz。(1)某次试验测得纸带上各计数点的间距如图乙所示，A为运动的起点，则应选________段来计算小车P碰撞前的速度，应选________段来计算小车P和Q碰撞后的共同速度。(填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)测得小车P的质量为0.4kg，小车Q的质量为0.2kg，则碰前两小车的总动量大小为________kg·m/s，碰后两小车的总动量大小为________kg·m/s。(计算结果保留三位有效数字)(3)由本次试验获得的初步结论是____________________________。答案(1)BCDE(2)0.4200.417(3)在误差允许的范围内，系统动量守恒解析(1)推动小车P由静止起先运动，小车P经过短暂的加速后，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，BC段为小车P碰撞前匀速运动的阶段，故选BC段来计算小车P碰撞前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而小车P和Q碰撞后共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，应选DE段来计算小车P和Q碰撞后的共同速度。(2)由图乙可知，BC段的距离为BC＝10.50cm＝0.1050m；DE段的距离DE＝6.95cm＝0.0695m；则碰前小车P的速度为：vP＝eq\f(BC,t)＝eq\f(0.1050,0.02×5)m/s＝1.05m/s，碰前的总动量为：p＝mPvP＝0.4×1.05kg·m/s＝0.420kg·m/s；碰后小车P和Q的共同速度为：v＝eq\f(DE,t)＝eq\f(0.0695,0.02×5)m/s＝0.695m/s，碰后的总动量为：p′＝(mP＋mQ)v＝(0.4＋0.2)×0.695kg·m/s＝0.417kg·m/s。(3)依据碰撞前后的系统总动量关系可知，在误差允许的范围内，系统动量守恒。14．(6分)(1)利用图a所示装置探讨光的某些现象，下列说法正确的是________。A．若在光屏上得到的图样如图b所示，则光源和光屏间放置的是单缝挡板B．若光源和光屏间放置的是双缝挡板，光源由红光换作蓝光后，图样的条纹间距会变窄C．若光源和光屏间放置的是三棱镜，光源能发出红、绿、紫三色光，则红光最有可能照耀不到光屏上D．若光源和光屏间放置的是三棱镜，光源能发出红、绿、紫三色光，则紫光最有可能照耀不到光屏上(2)用双缝干涉测量某单色光的波长时，所得图样如图d所示，调整仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹的中心A，测量头卡尺的示数如图e所示，其读数为________mm，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹的中心B，测量头卡尺的示数为18.6mm。已知双缝挡板与光屏间距为0.6m，双缝相距0.2mm，则所测单色光的波长为________m。答案(1)BD(2)11.46.0×10－7解析(1)若在光屏上得到的图样如图b所示是干涉条纹，则光源和光屏间放置的是双缝挡板，不是单缝，A错误；若光源和光屏间放置的是双缝挡板，光源由红光换作蓝光后，波长变短，依据干涉条纹间距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，图样的条纹间距会变窄，B正确；若光源和光屏间放置的是三棱镜，光源能发出红、绿、紫三色光，紫光的折射率最大，全反射临界角最小，则紫光最有可能照耀不到光屏上，C错误，D正确。(2)由图e所示可知，游标卡尺示数为：11mm＋4×0.1mm＝11.4mm，相邻两亮条纹间距为：Δx＝eq\f(1,4)×(18.6－11.4)mm＝1.8mm＝1.8×10－3m。由双缝干涉条纹间距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ，代入数据解得：λ＝6.0×10－7m。三、计算题(本题共4小题，共40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)如图甲所示是一个摆线长度可调的单摆振动的情景图，O是它的平衡位置，P、Q是小球所能到达的最远位置。小球的质量m＝0.4kg，图乙是摆线在某一长度时小球的振动图像，g取10m/s2。(1)依据你所学的学问，证明在摆角θ很小的状况下单摆做简谐运动；(2)由图乙写出单摆做简谐运动的表达式，并推断小球在什么位置时振动加速度最大？最大振动加速度为多少？答案(1)见解析(2)x＝5sinπtcm球在最大位移处的振动加速度最大0.5m/s2解析(1)如图所示，设摆球运动到某一位置时摆线与竖直方向的夹角为α，摆线长为l，把重力按实际效果进行分解，其中重力沿圆弧切向的分力是使摆球沿圆弧振动的回复力F＝mgsinα，依据数学学问可知，在偏角很小时，摆球对O点的位移x的大小与α所对的弧长、α角所对的弦都近似相等，因而sinα≈eq\f(x,l)，所以单摆的回复力为F＝－eq\f(mg,l)x，负号表示回复力F与位移x的方向相反，由于m、g、l都是确定的数值，eq\f(mg,l)可以用一个常数k表示，即F＝－kx，可见在摆角θ很小的状况下，单摆做简谐运动。(2)由图乙可知单摆的振幅A＝5cm，ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,2)rad/s＝πrad/s，所以单摆做简谐运动的表达式为x＝5sinπtcm，球在最大位移处的振动加速度最大。由图乙可看出此摆的周期是2s，依据T＝2πeq\r(\f(l,g))，可求得摆长为l≈1m，振动加速度的最大值am＝eq\f(Fm,m)＝eq\f(kA,m)＝eq\f(mgA,lm)＝eq\f(10×5×10－2,1)m/s2＝0.5m/s2。16．(8分)如图甲、乙分别是波传播路径上M、N两质点的振动图像，已知MN＝1m。(1)若此波从M向N方向传播，则波传播的最大速度为多少？(2)若波传播的速度为1000m/s，则此波的波长为多少？波沿什么方向传播？答案(1)eq\f(1000,3)m/s(2)4m波从N向M方向传播解析(1)由图可知，该波的周期为T＝4×10－3s当简谐波从M向N方向传播时，M、N两质点间的距离MN＝s＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ则得λ＝eq\f(4s,4n＋3)＝eq\f(4,4n＋3)m(n＝0,1,2,3，…)波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(1000,4n＋3)m/s(n＝0,1,2,3，…)当n＝0时，波速最大，最大速度为eq\f(1000,3)m/s。(2)若波传播的速度为1000m/s，则此波的波长为λ＝vT＝4m，则MN＝eq\f(1,4)λ，依据M、N两质点的振动图像可知，波从N向M方向传播。17.(10分)如图所示，四边形ABCD是一块玻璃砖的横截面示意图，∠D＝90°，DO垂直于AB，垂足为O。一束单色光从O点射入玻璃砖，入射角为i，调整i的大小，当i＝45°时，AD面和CD面都恰好没有光线射出。求：(1)玻璃砖对该单色光的折射率；(2)四边形ABCD中∠A的大小。答案(1)eq\r(2)(2)75°解析(1)依据题意可知，当光线在AB面上O点的入射角为i＝45°时，恰好在AD面和CD面发生全反射，作出i＝45°时的光路图如图所示，P、M分别为光线在AD、CD面上的入射点，过P、M两点的法线相交于E点，设光线全反射的临界角为C1。由几何关系可知2C1＝90°解得C1＝45°折射率n＝eq\f(1,sinC1)解得n＝eq\r(2)。(2)设光线在O点的折射角为r，依据n＝eq\f(sini,sinr)，代入i＝45°，解得r＝30°，依据几何关系可得∠APO＝90°－C1＝45°，∠AOP＝90°－r＝60°，解得∠A＝1